[發明專利]一種航天器艙內設備裝配位姿導引方法

有效

• 申請號: 202011531244.4
• 申請日: 2021-02-18
• 公開（公告）號: CN112683249B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 楊再華;易旺民;趙志綱;劉廣通;孟凡偉;張成立;王鵬飛;孟少華;胡瑞欽
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 郭棟梁

本申請提供一種航天器艙內設備裝配位姿導引方法，包括以下步驟：在被測設備上粘貼第一靶標點；經緯儀測量第一靶標點在被測設備坐標系下的坐標；相機系統采集第一靶標點圖像，得到其在相機測量坐標系下的坐標；計算相機系統的投影矩陣和比例系數；在艙體端面及艙內粘貼第二靶標點；經緯儀測量第二靶標點在艙體坐標系下的坐標；相機系統觀測艙體內第一靶標點及第二靶標點，得到相機測量坐標系下的坐標；分別計算被測設備坐標系及艙體坐標系相對相機測量坐標系的旋轉矩陣及平移矢量；計算被測設備坐標系到艙體坐標系的旋轉矩陣及平移矢量。本申請的有益效果是：圖像識別與準直測量相結合的方法，有效解決艙內設備裝調位姿監測難題。

技術領域

本公開涉及工業測量技術領域，具體涉及一種航天器艙內設備裝配位姿導引方法。

背景技術

在空間站等航天器艙內設備總裝集成過程中，需要測量預裝配設備上的立方鏡基準相對艙體立方鏡基準之間的相對位置關系并實時反饋給裝調機構，以便將預裝配設備裝調到一定精度，如力矩陀螺、機柜等。現有技術中，通常需要在艙體上開設透射窗，使用經緯儀建站準直測量方法測量預裝配設備在艙體內的位置，經緯儀使用時通常需要將其布置在要測量的預裝配設備立方鏡反射面的正前方也即垂直反射面法線方向。但是由于艙內空間狹小、光路遮擋，因此對預裝配在艙體內各個位置的設備不便將經緯儀分別布置在適宜的位置，因此難以實時測量預裝配設備在艙體內的位置信息。

發明內容

本申請的目的是針對以上問題，提供一種航天器艙內設備裝配位姿導引方法。

第一方面，本申請提供一種航天器艙內設備裝配位姿導引方法，包括以下步驟：

(1)在被測設備上隨機粘貼若干第一靶標點；

(2)經緯儀測量第一靶標點在被測設備基準立方鏡坐標系下的第一坐標；

(3)將相機系統固定在固定裝置上，采集第一靶標點圖像，得到第一靶標點在相機測量坐標系下的第二坐標；

(4)將相機系統等效為中心透視投影模型，通過第一坐標及第二坐標得到相機系統的投影矩陣和比例系數；

(5)在艙體端面及艙內隨機粘貼若干第二靶標點；

(6)經緯儀測量第二靶標點在艙體基準立方鏡坐標系下的第三坐標；

(7)將固定裝置固定在艙體外，相機系統通過艙門觀測艙體內的第一靶標點及第二靶標點，得到第一靶標點及第二靶標點在相機測量坐標系下的坐標，分別記為第四坐標及第五坐標；

(8)根據最小二乘擬合求得被測設備坐標系到相機測量坐標系的第一旋轉矩陣，第一平移矢量，艙體坐標系到相機測量坐標系的第二旋轉矩陣，第二平移矢量；

(9)計算被測設備坐標系到艙體坐標系的第三旋轉矩陣及第三平移矢量。

根據本申請實施例提供的技術方案，步驟(1)，具體包括：在被測設備上隨機粘貼三個以上第一靶標點，記為P_bi，(i＝1,2,3…n)。

根據本申請實施例提供的技術方案，步驟(2)，具體包括：采用經緯儀準直建站方法測量第一靶標點在被測設備基準立方鏡坐標系O_b-X_bY_bZ_b下的第一坐標P_bi(x_bi,y_bi,z_bi)，(i＝1,2,3…n)。

根據本申請實施例提供的技術方案，步驟(3)，具體包括：將兩個工業相機固定在固定裝置上，調整兩個相機的光軸夾角，采集第一靶標點圖像，得到第一靶標點分別在兩個相機測量坐標系下的第二坐標，分別記為P_li(x_li,y_li)、P_ri(x_ri,y_ri)。