[发明专利]一种双目相机辅助的空间非合作目标动力学参数辨识方法

权利要求书

1.一种双目相机辅助的空间非合作目标动力学参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用星上加速计、陀螺仪测量服务卫星本体的加速度角加速度利用编码器测量机械臂关节角θ_i，i＝1:N,N＝6；

S2、利用双目相机计算目标固有坐标系相对末端执行器固有坐标系的方向余弦矩阵，以及某个特征点相对接触点的坐标，通过旋转矩阵^U(t)R_U(t+Δt)与平移矩阵^U(t)T_U(t+Δt)检验目标与末端执行器是否存在位移，双目相机预先测量在N关节本体坐标系中，接触点相对相机的位置，即^Nr_S,W，并实时计算在N关节本体坐标系中，人工设定目标固有坐标系原点相对相机的位置，即利用左右双相机分别在时刻t和t+Δt同时采集两组图像，通过同一时刻左右两图像间同一特征以及相位坐标分别求取同一点在时刻t和t+Δt的三维坐标P和P′；利用N_p个不共面的点在时刻t和t′的坐标(P_i,P_i′)，N_p≥3，旋转矩阵^U(t)R_U(t+Δt)与平移矩阵^U(t)T_U(t+Δt)为：

S3、根据本体加速度、角加速度、关节角以及服务卫星的本体几何特征，通过积分、微分，求取在惯性参考系下的本体速度、角速度、关节角速度以及关节位置速度；

S4、由动力学公式计算服务卫星在接触点所受外力大小，即为服务卫星对目标施加力的反力；

S5、构建目标的模型，在目标固有坐标系下构建力与加速度的关系等式；

S6、循环进行多次采样，利用最小二乘优化法获得目标的参数，完成空间非合作目标动力学参数辨识。

2.根据权利要求1所述的一种双目相机辅助的空间非合作目标动力学参数辨识方法，其特征在于，步骤S3中，根据已知的基座基点加速度基座角加速度基座基点到质心矢量a₀，基座质心到关节矢量b₀，i关节指向i臂质心矢量a_i，i臂质心指向i+1关节的矢量b_i，i关节的关节角θ_i，i＝1:N,N＝6，以及相应的初始条件，根据运动学公式求得基座基点坐标p₀，基座基点基座质心坐标r₀，基座质心线速度基座质心线加速度基座相对惯性参考系余弦坐标矩阵^IR₀，基座角速度ω₀，i关节坐标p_i，i关节线速度i关节线加速度i臂质心坐标r_i，i臂线质心速度i臂质心线加速度i臂本体坐标系相对于惯性参考系的余弦坐标矩阵^IR_i，i关节旋转角速度i关节角加速度接触点坐标p_W，接触点线速度接触点线加速度

3.根据权利要求1所述的一种双目相机辅助的空间非合作目标动力学参数辨识方法，其特征在于，步骤S4中，接触点的力与力矩计算为：

其中，f_U为非合作目标所受外力，n_U为非合作目标所受外力矩，m_i为i臂质量，为i臂质心线加速度，I_i为i臂转动惯量，ω_i为i臂角速度，p_W为接触点坐标，r_i为i臂质心坐标，N为机械臂关节总数。