月球探测器着陆稳定性实验视觉测量系统

【摘要】：在月球探测器着陆稳定性实验中,由于探测器的大范围运动,传统单目视觉测量系统将不能满足测量要求,因此本文根据双目视觉测量方法设计了一种月球探测器着陆稳定性视觉测量系统。通过该系统测量探测器着陆过程中的三维姿态、三维速度、角速度与角加速度、着陆腿的伸缩量和质心与着陆腿足垫转动中心在着陆面上投影的关系。首先,在探测器主体结构上喷绘若干对顶角标志,并用全站仪测量出这些标志的空间坐标;在探测器着陆腿上绕若干黑白环,并用米尺测量着陆腿固定长度。然后,用两高速摄像机采集探测器缓冲着陆过程的序列图像对。最后,利用双目视觉的方法对标志的空间坐标、着陆腿固定长度及探测器的序列图像对进行处理即可得到上述参数。对系统的测量精度进行理论分析和实验验证均表明,系统对探测器运动姿态的测量精度优于5',对探测器运动速度的测量精度约为0.03m/s,对探测器姿态角速度的测量精度约为0.6°/s,对探测器姿态角加速度的测量精度约为6°/s,对探测器着陆腿伸缩量的测量精度约为7mm,完全满足探测器着陆稳定性实验的要求。