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第
卷 第
期
装 备 指 挥 技 术 学 院 学 报
收稿日期：
基金项目：国家重大基础研究项目
作者简介：张慧星（
），男（汉族），安徽桐城人，硕士研究生，
＿
＠
；
赵继广（
），男，副教授，硕士生导师
一种基于目标特征的航天器间相对姿态测量方法
张慧星
，
赵继广
，
李建锋
（
装备指挥技术学院 研究生部，北京
；
装备指挥技术学院 试验工程系，北京
）
摘
要：提出了一种基于目标特征的航天器间相对位置和相对姿态单目视
觉测量方法。该方法利用目标特征点在物体坐标系中的空间坐标及其在像平面上成
像点的图像坐标，根据透视成像理论，采用针孔模型解算出目标航天器与图像传感器
的相对状态。提出了一种新的目标靶特征点 构型设 计方法，该 方法适 用于较 大偏转
姿态角的应用环境。仿真结 果 表明：新的特 征 点构 型 适 应 性 好，能 提 高 测 量 方 法 精
度。该测量方法可直接用于航天器编队飞行及空间站交会对接过程中的相对姿态测
量。
关
键
词：航天器；相对姿态；单目视觉；特征点构型；四元数
中图分类号：
文献标识码：
文 章 编 号：
（
）
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随着空间科 学 技术 的 发展，在航天 器 空间 站
交会对 接，空间 目标跟 踪、逼近 等任务 中，需实 时
精确地获取航天器间相对位置和相对姿态。在相
对距离较远，且对相 对 位置 和 姿态 测 量精 度 要求
不高的任务中，一般借助
系统及地面测控网
进行定位和 控制。而在 相 对距 离 较近，需 对 相对
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