2、机械臂手眼相机3相连接；星载计算机5通过电子线路8和机械臂4相连，可以控制机械臂4的运动。
[0030]对平台双目相机2、机械臂4、机械臂手眼相机3的在相互坐标系下的位置进行标定。对机械臂手眼相机3后端粘贴的合作目标标志点12在机械臂手眼相机3坐标系下的位置进行标定。平台双目相机2坐标系原点定义在平台双目相机2基线上的基准镜；机械臂4坐标系原点定义在机械臂根部；机械臂手眼相机3原点定义在机械臂手眼相机3基线上的基准镜。
[0031]距离非合作卫星目标1.Sm以上(远距离)工作时，平台双目相机2和机械臂手眼相机3对非合作卫星目标的全局特征进行提取，通过电子线路6、7传输给星载计算机5。星载计算机5进行姿态计算后控制卫星本体I向非合作卫星目标进行接近。
[0032]距离非合作卫星目标1.Sm到1.2m之间(近距离)工作时，平台双目相机2对非合作卫星目标的全局特征进行识别，机械臂手眼双目3对非合作卫星目标的局部特征进行识别。两者将识别的结果传输给星载计算机5。星载计算机5进行位置姿态计算后控制卫星本体I向非合作卫星目标进行接近。
[0033]距离非合作卫星目标1.2m到Om之间(超近距离)工作时，机械臂手眼相机3位于平台双目2的视场内，平台双目可以对机械臂手眼相机后端的合作目标标志点12进行识另IJ，将识别结果传输给星载计算机5。星载计算机5计算位置和姿态。同时机械臂4将其自身控制数据发送给星载计算机5。星载计算机5将平台双目2的数据和机械臂4的数据作对比后对机械臂4的各个关节运行做标定，提高机械臂4的精度和稳定度。
[0034]如图2所示，机械臂手眼相机3(其中:9为左相机，10为右相机)后端的合作目标标志点12为标定专用的漫反射标志点，粘贴的位置位于机械臂套筒11的两侧的固定位置上，粘贴位置为非对称式，在识别过程中不会造成歧义。所有合作目标标志点的三维位置都事先在地面进行标定，并将参数放置于计算模块的列表中。
[0035]距离非合作卫星目标1.2m到Om之间(超近距离)工作时，平台双目相机2对非合作卫星目标的全局特征进行识别，将识别结果传输给星载计算机5ο星载计算机5计算得到位置姿态数据后控制卫星本体I在和非合作卫星目标保持一定的位置和姿态。同时机械臂4开始工作，伸展开来接近非合作卫星目标并对其进行操作，机械臂手眼相机3对非合作卫星目标的局部特征进行识别，将识别结果传输给星载计算机5。星载计算机5计算得到位置姿态数据后控制机械臂3对非合作卫星目标上的特定目标(如星箭对接环、喷管等目标)进行抓捕。
[0036]本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。
【主权项】
1.一种全局特征与局部特征结合的视觉测量系统，其特征在于包括:平台双目相机、机械臂、机械臂手眼相机、星载计算机；平台双目相机安装在卫星本体的固定位置上；机械臂手眼相机安装在机械臂前端，机械臂未展开时机械臂手眼相机被固定在卫星本体的固定位置上；机械臂根部安装在卫星本体的固定位置上；机械臂手眼相机后端粘贴漫反射合作目标标志点；星载计算机安装在卫星本体上，控制卫星本体自身的运动；星载计算机通过电子线路和平台双目相机、机械臂手眼相机相连接，同时星载计算机通过电子线路和机械臂相连，控制机械臂的运动。2.根据权利要求1所述的全局特征与局部特征结合的视觉测量系统，其特征在于:所述的平台双目相机由左右两台相机组成；左右两台相机焦距18-25mm，全视场30-60度；左右两台相机相距0.6m-lm安装于一条基线上，左右相机内凑角为10-14度。3.根据权利要求1所述的全局特征与局部特征结合的视觉测量系统，其特征在于:所述机械臂手眼双目相机由左右两台相机组成；左右两台相机焦距8-10mm，全视场80-100度；左右两台相机相距0.25m-0.3m安装于一条基线上，左右相机内凑角为40-50度，并安装在机械臂前端。4.一种全局特征与局部特征结合的视觉测量方法，其特征在于实现步骤如下: (1)对平台双目相机、机械臂、机械臂手眼相机的在相互坐标系下的位置进行标定，对机械臂手眼相机后端粘贴的合作目标标志点在机械臂手眼相机坐标系下的位置进行标定; (2)距离非合作卫星目标1.Sm以上工作时，平台双目相机和机械臂手眼相机对非合作卫星目标的全局特征进行提取，传输给星载计算机进行姿态计算。星载计算机计算得到位置姿态数据后控制卫星本体向非合作卫星目标进行接近； (3)距离非合作卫星目标1.Sm到1.2m之间，平台双目相机对非合作卫星目标的全局特征进行识别，同时机械臂手眼双目对非合作卫星目标的局部特征进行识别，两者将识别结果传输给星载计算机；星载计算机计算得到位置姿态数据后控制卫星本体向非合作卫星目标进行接近； (4)距离非合作卫星目标1.2m到Om之间，机械臂手眼相机位于平台双目的视场内，平台双目相机对机械臂手眼相机后端的合作目标标志点进行识别，传输给星载计算机计算机械臂前端的位置姿态；同时机械臂将自身的控制信息传输到星载计算机；星载计算机将机械臂的数据和平台双目计算得到的数据作对比，对机械臂的各个关节运行做标定，提高机械臂的精度和稳定度； (5)距离非合作卫星目标1.2m到Om之间，平台双目相机对非合作卫星目标的全局特征进行识别，将识别结果传输给星载计算机；星载计算机计算位置姿态后控制卫星本体在和非合作卫星目标保持位置和姿态；同时机械臂开始工作，伸展开来接近非合作卫星目标进行操作，机械臂手眼相机对非合作卫星目标的局部特征进行识别并传输给星载计算机；星载计算机计算得到相对位置姿态后控制机械臂运动对非合作卫星目标上的特定目标进行抓捕。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的距离非合作卫星目标1.Sm以上工作时，平台双目相机和机械臂手眼双目相机联合测量的精度达到距离误差小于实际距离的1%，角度误差I度以内。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述步骤(3)距离非合作卫星目标1.Sm到1.2m之间工作时，平台双目相机和机械臂手眼双目相机联合测量的距离误差小于0.014m，角度误差0.5度以内。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述步骤(4)距离非合作卫星目标1.2m到Om之间工作时，平台双目相机用于标定时测量误差小于0.002m。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述步骤(4)中的合作目标标志点为漫反射标志点。9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述步骤(5)中的特征目标包括星箭对接环、喷管目标。
【专利摘要】本发明涉及一种全局特征与局部特征结合的视觉测量系统及测量方法，包括平台双目相机、机械臂、机械臂手眼相机、星载计算机。平台双目相机安装在卫星本体的固定位置上；机械臂手眼相机安装在机械臂前端；机械臂未展开时机械臂手眼相机被固定在卫星本体的固定位置上；机械臂根部安装在卫星本体的固定位置上；机械臂手眼相机后端粘贴漫反射合作目标标志点。星载计算机安装在卫星本体上，可以控制卫星本体自身的运动。星载计算机通过电子线路和平台双目相机、机械臂手眼相机相连接；星载计算机通过电子线路和机械臂相连，可以控制机械臂的运动。本发明能够覆盖远近超近工作距离，实现高精度的面向非合作卫星目标的视觉测量。
【IPC分类】G01C11/02
【公开号】CN105157680
【申请号】CN201510543837
【发明人】李涛, 刘鲁, 王晓燕, 王立, 王艳宝, 吴奋陟, 薛志鹏, 刘蕊, 刘忠汉
【申请人】北京控制工程研究所
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月28日