日本工程试验卫星ETS—Ⅶ无人自动交会对接系统的在轨演示

空间交会对接技术是进行航天器在轨修复，空间补给和设备更换等未来空间活动的必要技术。日本从事空间交会接技术的研究，尤其受到在２１世纪初期通过发射无人有翼往返运输系统实现为α国际空间站的日本实验舱提供后勤支持服务的任务驱动。     

空间机器人非合作航天器在轨服务研究进展

随着空间机器人和交会对接等技术的不断成熟,在轨服务将成为各种航天器寿命延长、能力升级以及轨道垃圾清理的重要手段.目前在轨的航天器、太空碎片等都是非合作目标,即没有安装用于测量的合作标志器和便于抓捕的手柄等,对此类非合作航天器的在轨服务己成为近年来研究的热点.本文首先分析了空间机器人非合作航天器在轨服务的任务特点,介绍了其应用前景;然后对主要航天大国的发展现状进行了综述,归纳了非合作在轨服务的关键技术;最后,对未来的发展趋势进行了展望.     

空间绳系机器人在轨捕获视景仿真系统设计

针对空间绳系机器人在轨捕获可视化的问题,把绳系机器人的控制系统引入仿真环境,基于Vega平台开发了路径规划运动方式和实时接收数据运动方式相结合的空间绳系机器人在轨捕获仿真系统;利用Pro/Engineer和Creator建立了场景模型,实现了绳系在空间展开和视觉伺服效果的模拟,并对捕获过程进行了实时仿真;仿真结果表明,该系统能够直观显示控制系统的控制效果,能够成功演示空间绳系机器人对目标卫星的捕获,满足实时性要求。     

空间机械臂操控技术研究综述

考虑到空间机械臂在执行在轨维修、在轨组装、在轨加注等复杂危险的空间任务时,其精准、灵巧的操控技术的重要性,从不同类型空间机械臂构形、末端执行器出发,分析了空间机械臂的发展趋势。综述了空间机械臂操控过程中涉及的5项关键技术,包括：交会对接与捕获技术、自主规划与智能控制技术、传感与感知技术、智能协同与操控技术及系统安全保障技术。最后,就现有的空间机械臂在操控过程中面临的问题,提出未来的发展方向及展望。     

空间机械臂在轨维修的视觉伺服操控策略

首先分析了空间机械臂/机械手系统在轨旋拧螺钉任务的尺寸链误差．为修正微重力环境和机械臂、模拟维修单机在轨安装导致的位姿偏差,特别是消除机械手抓取电动工具导致的随机误差影响,提出了航天员在轨标定电动工具位姿/全局相机测量电动工具位姿并引入机械臂进行视觉伺服的控制策略．设计了视觉伺服控制器,给出了该控制算法的收敛证明和稳定性分析．通过在轨实施,该策略实现了机械臂/机械手系统拧松螺钉时位姿误差不超过3 mm/2°的任务要求．     

空间网状捕获接口的等效抓捕控制

在空间大型机械臂在轨抓捕过程中,其关节柔性及长臀杆的变形会产生较大的末端跟踪及定位误差,因此很难实现成功抓捕.为此,本文研制了一种空间应用的网状捕获对接接口,提高了大臂末端执行器在大定位误差下的抓捕能力.同时,为了提高末端执行器与目标之间的非相对零速情况下的抓捕性能,利用等效抓捕的思想避开了抓捕过程中捕获接口对目标抓钩纠偏力建模复杂的问题,将问题简化为对目标抓钩端点在捕获面上投影的位置跟踪问题,实现了在末端执行器与目标具有一定的相对逃逸速度的情况下的成功抓捕.实验表明,利用本文提出的控制策略增大了网状捕获接口的抓捕容差范围,从而验证了本文提出的控制策略的何效性.     

柔性空间机械臂捕获卫星过程的鲁棒镇定与自适应抑振复合控制

分析漂浮基柔性空间机械臂捕获运动卫星过程的碰撞动力学,及受碰撞冲击后的不稳定空间机械臂系统的控制.首先,利用假设模态法近似描述柔性杆的弹性变形,并结合第二类拉格朗日方程建立柔性空间机械臂多体系统动力学模型.而后,基于动量守恒原理,利用动量冲量法分析空间机械臂捕获卫星的碰撞动力学.针对受碰撞冲击后不稳定运动空间机械臂,设计鲁棒镇定与自适应抑振复合控制以维持空间机械臂与被捕获卫星组合体系统稳定.最后,数值仿真揭示了碰撞冲击影响效应,并验证了上述控制算法的有效性.     

柔性机械臂建模理论与控制方法研究综述

针对柔性机械臂进行有效和精确的建模以及对其进行有效的控制一直是国内外学者研 究的重要课题．由于柔性机械臂本身所具有的高度非线性、强耦合和时变的特点，建立精确 的动力学模型成为柔性臂研究的一个重点．而随着系统和控制领域理论和技术的不断发展， 针对柔性机械臂的控制，也形成了许多不同的控制策略．本文从柔性机械臂建模理论和控制 方法两方面，对国内外学者的研究工作分别加以介绍，并对各种方法的优缺点进行分析和比 较，并对今后的研究方向进行了展望．     

自主在轨服务航天器空间对接过程建模与仿真

发展在轨服务技术是延长航天器的使用寿命,提升航天器的整体性能的一种有效手段.对采用了一种新型对接机构的两颗自主在轨服务航天器的空间对接过程,进行了运动学和动力学建模,并利用多体动力学仿真软件ADAMS建立控制系统的方法,进行了三组具有不同初始条件及控制作用的对比仿真分析,结果证明对接机构性能良好,在一般初始条件下均可实现可靠对接.另外,还结合仿真结果给出了部分改进设计,为对接机构的进一步完善提供了参考.     

点状特征柔性物体三维运动捕获方法

针对具有点状特征的柔性物体,提出了一种三维运动捕获方法.首先,该方法利用两个标定的高速摄像机拍摄柔性物体的运动视频,并对图像进行立体校正;然后,采用DOG （Difference Of Gaussian）算法获取点状特征的位置,并提取特征点极值;其次,在一定范围的窗口上搜索匹配对,匹配左右图像的特征点;再次,通过三角测量法进行三维重建;最后,利用搜索策略进行时间序列上的匹配,实现动态柔性物体的三维运动捕获,并计算空间坐标、速度、加速度参数.实验结果表明,相比于采用sift算法匹配特征点捕获柔性运动物体的方法,本方法精度更高.     

基于Mirror Driver的屏幕图像捕捉技术

目前各类非高依赖DirectDraw应用中屏幕捕捉技术存在效率低下、捕捉遗漏、光标丢失以及不够稳定等问题.为此,提出基于镜像显示驱动的屏幕图像捕捉方案.设计并实现内核驱动,通过捕捉鼠标光标移动路径中的关键点再现光标轨迹,并对捕获到的变化区域集进行优化合并.实验结果证明,该方案能快速稳定地捕捉屏幕上的变化区域图像,实现光标的移动捕捉.     

流媒体技术及视频捕获和预览的研究

介绍了流媒体技术和原理，详述了流式传输和传输的过程，以及支持流媒体传输的协议。结合实际阐述了一个能将标准模拟视频信号实时采集存储到硬盘上，并且可以完成预览功能的视频捕获系统。通过capDlgVideoCompression(hwnd)函数显示压缩驱动程序对话框，然后按用户对图像质量和输出文件大小的不同要求可以选择一个已安装的压缩驱动程序，输出不同格式的视频文件。系统的实现过程首先是对imager32视频流捕获卡的开发，然后实现捕获和预览功能的用户级的VC 应用程序的开发。试验证明，该系统能够实现将输入的模拟信号捕获并以文件的形式存储在硬盘上，同时也实现了对输入模拟视频信号的预览功能，图像显示清晰、流畅。     

基于XML的电子文件元数据捕获系统研究

该文按照OAIS参考模型的概念对电子文件元数据捕获系统进行完整的功能建模分析及体系架构设计,参照国家元数据标准完成系统实现,利用XML相关技术对所捕获结果进行有效性验证,可以确保捕获数据的真实性、有效性和完整性,满足用户的需求。     

HJ1B星CCD相机内方位元素的在轨标定方法

为了获得内方位元素的在轨值,提高遥感影像的定位精度,利用线阵推扫传感器构象模型,提出了一种对HJ1B\|CCD相机内方位元素进行在轨标定的方法。首先,选取地面控制点,建立地面控制点和相应像点的共线方程组;其次,建立误差方程,估算未知参数的初值;最后,利用狭义岭估计的方法解算误差方程,获得内方位元素和外方位元素值。实验证明,用该方法对HJ1B\|CCD相机内方位元素进行在轨标定,具有较高的稳定性和精度。     

一种无标记的身体与面部运动同步捕获方法

提供了一个无标记点的身体与面部运动同步捕获的方法.利用经过时间同步和空间标定的长焦彩色相机和Kinect相机来进行同步捕获.利用在环境中加入闪光来进行时间同步,使用张氏标定法进行空间标定,从而组成一组时间同步且空间对齐的混合相机（hybrid camera）.然后利用Kinect fusion扫描用户的人体模型并嵌入骨骼.最后利用时间和空间都对齐好的两个相机来进行同步采集.首先从深度图像中得到人脸的平移参考值,然后在平移参考值的帮助下根据彩色图像的2D特征点重建人脸.随后,把彩色图像中得到的头部姿态传递给身体捕获结果.结果对比实验和用户调研实验均表明所提出的运动捕获的结果要好于单个的运动捕获结果.