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基于ICP算法的空间非合作目标超近距离实时位姿测量
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作者 赵韩雪 胡茄乾 +2 位作者 邵长宝 江海天 李爽 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第5期132-142,共11页
为了解决传统方法无法满足超近距离位姿测量任务中的实时性和高精度需求这一问题,提出了一种基于迭代最近点法(ICP)的空间非合作目标超近距离实时位姿测量方法。结合了针对关键帧的高精度位姿估计和针对非关键帧的实时位姿跟踪两部分。... 为了解决传统方法无法满足超近距离位姿测量任务中的实时性和高精度需求这一问题,提出了一种基于迭代最近点法(ICP)的空间非合作目标超近距离实时位姿测量方法。结合了针对关键帧的高精度位姿估计和针对非关键帧的实时位姿跟踪两部分。首先,针对关键帧,为了提高运算速度,采用统计滤波进行点云去噪;再通过基于体素网格重心邻近点的降采样方法进行点云稀疏。而后,利用粗配准+ICP的组合获得关键帧相对于目标模型的位姿,实现对关键帧的位姿估计。针对非关键帧,利用均匀下采样+ICP实时获得连续非关键帧之间的位姿变化,实现位姿的跟踪。最后采用关键帧的位姿估计与非关键帧之间的实时位姿跟踪相融合的方法来消除实时位姿跟踪带来的累积误差,获得高精度实时的位姿测量结果。仿真结果表明,算法可以实现对超近距离非合作目标的高精度实时位姿测量,计算频率能够达到24 Hz,且姿态误差不大于1°,位置误差不大于2 cm。这表明对传统ICP算法进行的全新算法架构设计,实现了针对关键帧的高精度位姿估计和针对非关键帧的实时位姿跟踪。在此基础上,将两者融合以高精度位姿估计抑制实时位姿跟踪的累积误差,在满足非合作目标超近距离测量任务高精度需求的同时保证了实时性。 展开更多
关键词 统计滤波 迭代最近点法 位姿测量 空间非合作目标 超近距离实时测量 体素降采样
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