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空間非合作目標(biāo)三維形狀與位姿成像測(cè)量技術(shù)研究

本項(xiàng)目圍繞空間非合作目標(biāo)三維圖像無(wú)失真實(shí)時(shí)獲取、特征提取與穩(wěn)定跟蹤、三維形狀與位姿信息高精度提取、測(cè)量方法適應(yīng)性設(shè)計(jì)等重大難題，取得了一系列突破性研究成果，獲2015年度軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

主要成果：一是針對(duì)非合作目標(biāo)外形尺寸和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)先驗(yàn)信息少、目標(biāo)亮度變化范圍大、空間操控對(duì)目標(biāo)三維形狀與位姿信息精度和實(shí)時(shí)性要求高等難題，提出并驗(yàn)證了一種全天候高精度實(shí)時(shí)獲取空間非合作目標(biāo)三維形狀與位姿信息的調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)無(wú)掃描激光三維成像與可見(jiàn)光二維成像融合測(cè)量方法，首次研制了基于該方法的成像測(cè)量系統(tǒng)，為空間非合作目標(biāo)操控任務(wù)中目標(biāo)形狀、位姿及速度信息獲取提供了一種新的測(cè)量手段。二是取得了一系列技術(shù)突破。提出的FMCW無(wú)掃描激光三維成像方法，測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、無(wú)距離模糊；突破的準(zhǔn)連續(xù)波大功率超寬帶激光調(diào)制技術(shù)，解決了激光發(fā)射峰值功率低、平均功耗大等難題，顯著增強(qiáng)了空間暗弱目標(biāo)探測(cè)能力；提出的基于雪崩光電二極管光電混頻的大動(dòng)態(tài)高靈敏接收解調(diào)方案，降低了信號(hào)串?dāng)_，擴(kuò)大了動(dòng)態(tài)探測(cè)范圍，提高了成像信噪比和空間光照環(huán)境適應(yīng)性；發(fā)明的基于光纖耦合的三維成像探測(cè)陣列實(shí)現(xiàn)方法，為三維成像探測(cè)陣列實(shí)現(xiàn)提供了一種新的技術(shù)途徑；建立的特征點(diǎn)提取、選擇、跟蹤及目標(biāo)三維形狀與位姿信息解算方法體系，解決了光照變化、目標(biāo)旋轉(zhuǎn)和距離變化等造成的特征丟失與跟蹤難題。該成果不僅能夠應(yīng)用于空間領(lǐng)域，還可推廣應(yīng)用于武器彈藥制導(dǎo)、戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別、無(wú)人裝備導(dǎo)航等領(lǐng)域。

(裝備學(xué)院 航天指揮系：杜小平)