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面向在轨服务的相对位姿单目视觉确定的凸松弛优化方法
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:《宇航学报》
  • 时间:0
  • 分类:V448.22[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学卫星技术研究所,哈尔滨150080, [2]上海宇航系统工程研究所,上海201109
  • 相关基金:国家自然科学基金重大计划项目(91438202); 哈工大青年拔尖人才选聘计划
中文摘要:

针对非合作目标之间基于特征点的相对位姿单目视觉确定问题,考虑利用自然特征导致误差增大等因素,提出一种基于凸松弛理论和LMI算法的相对位姿求解迭代方法。该方法在基于逆投影线构建的优化模型基础上,首先利用松弛理论将姿态矩阵的单位正交非凸等式约束松弛为不等式凸约束,并证明了松弛后的优化问题与原问题等价,即松弛后的凸问题取得最值时,姿态矩阵满足原等式约束。进一步将松弛后的姿态矩阵不等式凸约束表示成线性矩阵不等式形式,进而利用内点法进行求解,并利用全局收敛性定理证明了该算法的全局收敛性。以在轨服务为背景,仿真试验表明,利用该算法相对位姿可在7次迭代达到收敛,与传统SVD算法相比,在噪声较大的情况下,该算法计算精度提高近一倍,能够快速收敛并具有较强的鲁棒性。

英文摘要:

Aiming at pose( relative attitude and position) estimation of non-cooperative spacecraft,an algorithm is developed based on monocular vision and some natural feature points. Considering the increasing estimated error caused by using the natural features,this paper introduces an iterative solution based on convex relaxation optimization and LMI algorithm to solve this problem. The optimization model in this paper is built on adverse projection. First,using relaxation algorithm,turn the non-convex and equality constrained attitude matrix to a convex and inequality constrained matrix. Then,this paper can prove that the convex problem is equal to the original problem. That is,when the convex problem gets extremum, the attitude matrix still satisfies the original equality and non-convex constrain. To further simplify this problem, we can express the convex and unequal constrain as linear matrix inequalities. At last,we can solve it with the developed interior point method and prove convergence of this algorithm.Finally,in the background of on-orbit servicing,the simulation experiment shows that this algorithm can converge within 7 iterations. Compared with SVD,this algorithm nearly doubles accuracy when noise increases gradually. And the results show that this algorithm is robust and efficient.

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期刊信息
  • 《宇航学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国宇航学会
  • 主编:杜善义
  • 地址:北京市海淀区阜成路8号主楼306
  • 邮编:100048
  • 邮箱:yhxb@vip.163.com
  • 电话:010-68768614 68767316
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1328
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2053/V
  • 邮发代号:2-167
  • 获奖情况:
  • 2006、2011年百种中国杰出学术期刊,2007年中国科协精品科技期刊工程,2006-2008年中国科技期刊优秀学术论文奖,2011年《中国精品科技期刊》称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17670