[发明专利]空间两目标物的自主对准对接系统及方法

说明书

本发明提供了一种空间两目标物的自主对准对接系统及方法，对接系统包括安装架、处理器、标靶、雷达探测单元，以及视觉测量单元；安装架用于固定在第一目标物上；处理器设于安装架上，用于数据存储和计算；标靶用于固定在第二目标物上；雷达探测单元设于处理器上，与处理器电连接，用于通过处理器建立雷达坐标系、并获取标靶在雷达坐标系中的标定坐标；视觉测量单元设于安装架上，与处理器电连接，用于通过处理器建立视觉坐标系、并获取标靶在视觉坐标系中的标定坐标。本发明提供的空间两目标物的自主对准对接系统，通过建立坐标系转换矩阵，能够减少运算量，提高时效性，从而提升空间两目标物的对接成功率。

技术领域

本发明属于空间对接技术领域，具体涉及一种空间两目标物的自主对准对接系统及方法。

背景技术

空间两个目标物的对接有着广泛的应用领域，在人无法深入的如深海、太空等恶劣环境中，以及空间大型零部件之间的装配对准作业均需要在对准物与目标物之间安装能够相互对准测量的装置，目前常用的对接测量方案主要包括雷达探测引导和视觉测量对准两个方向，其中，雷达探测引导适于全局搜索，覆盖面大、有效探测距离远，但是精度较差，而视觉测量对准技术虽然具有较高的精度，但是其有效作用范围较小。

基于上述现状，目前已开始出现基于双目相机和激光雷达的定位装置，通过激光雷达进行大范围的全局定位，然后再利用双目相机去进行局部精确定位，从而实现对于定位精度和有效作业范围的兼顾，但是这类定位装置均是需要通过激光雷达对全局空间进行扫描并完成整体建模和定位，这个过程中数据运算量十分庞大，因此对于处理器的运算能力和硬件要求极其严苛，而且数据处理时间相对较长，在对接过程中对于对接的实时位置判断容易出现延迟，实时性差，会对连续运动的对接物的位置判断准确性产生很大的影响，从而影响空间两目标物的自主对准对接成功率。

发明内容

本发明实施例提供一种空间两目标物的自主对准对接系统及方法，旨在降低数据运算量和数据处理时间，提高空间两目标物的自主对准对接成功率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：第一方面，提供一种空间两目标物的自主对准对接系统，包括：

安装架，用于固定在第一目标物上；

处理器，设于安装架上，用于数据存储和计算；

标靶，用于固定在第二目标物上；

雷达探测单元，设于处理器上，与处理器电连接，用于通过处理器建立雷达坐标系、并获取标靶在雷达坐标系中的标定坐标H₁；

视觉测量单元，设于安装架上，与处理器电连接，用于通过处理器建立视觉坐标系、并获取标靶在视觉坐标系中的标定坐标H₂；

其中，处理器用于根据标定坐标H₁和标定坐标H₂获取雷达坐标系和视觉坐标系之间的转换矩阵H_T；

在标靶处于视觉测量单元的识别范围之外时，雷达探测单元用于获取标靶的雷达探测坐标L₁，并通过处理器将雷达探测坐标L₁转换为视觉测量坐标S₁，视觉测量坐标S₁用于引导标靶进入视觉测量单元的识别范围之内；

在标靶处于视觉测量单元的识别范围之内时，视觉测量单元用于直接获取标靶的视觉测量坐标S₂；视觉测量坐标S₂用于引导第二目标物与第一目标物完成对接。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在标靶处于视觉测量单元的识别范围之内时，雷达探测单元用于获取雷达探测坐标L₂，处理器将雷达探测坐标L₂转换为视觉测量坐标S₂₀，并将视觉测量坐标S₂₀与视觉测量坐标S₂进行比对验证。