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立方星近距离位姿估计与对接控制系统（16U在轨服务平台）

16U近距交会：视觉位姿与 Jetson 部署，GNC、容积卡尔曼融合与电喷雾调控；产出 IAC、ICGNC等论文及多项发明专利。

计算机视觉控制航天

2026年1月——至今

项目背景

随着航天技术与商业航天快速发展，在轨服务需求日益突出：大型在轨服务卫星成熟可靠，但造价高、任务风险承受能力弱，难以满足快速响应；立方星成本低、研制周期短，适合作为服务载体，却受体积与成本约束，尚难形成可复用、具备完整对接与服务能力的通用平台。推进方面，化学推进在立方星上局限明显，水基电推进凭借绿色无毒、多模态工作与空间原位资源利用潜力，正成为重要方向。本项目据此研制搭载多模态水基推进器与多功能对接机构的立方星在轨服务平台，通过双星在轨演示验证推进、对接及交会对接算法，为空间碎片清理、在轨加注、航天器救援等高频次在轨服务任务提供技术支撑。

  1. 针对近距交会中关键点出界、遮挡导致位姿误差放大及在轨数据稀缺的问题，基于 SPNv2 扩展多任务 6-DoF 估计（EfficientDet-B3+BiFPN、可见性感知损失），主导搭建 1–10 m 接近与 0.1–1 m 对接两阶段高保真合成数据集（10 万+ 样本），于 Jetson Orin NX 完成 TensorRT 部署（单帧约 35 ms）。
  2. 针对微纳卫星交会非线性与燃料平衡挑战，构建 MEE 动力学模型并设计基于 CKF 的激光/视觉融合导航及 PMP 引导策略，实现 100 m 至 0.02 m 全流程覆盖，节燃 62.88%、终端估算误差控制在 5 mm 以内；设计分布式 6-DoF 协同控制实现高低推力 ≤1 s 切换，±30% 扰动下对接精度优于 0.0148 m。
  3. 针对 400 km LEO、180° 大相位差交会的时间—燃料矛盾，建立 MEE 高保真动力学与三类水推进策略统一对比口径，PID 切换将推力纹波抑制在 ±5% 内并集成 Lambert 与 PMP 轨迹求解；复合策略较纯高推力节燃 73.1%、较燃料最优低推力缩短任务时间 12.5%（84 小时）。
  4. 针对电推进地面标定与羽流表征缺少统一闭环流程的问题，协助开发 Arduino 可编程高压扫描、羽流信号滤波与斜率分析，以及 Einzel 透镜羽流角静电控制仿真（发散角由 20° 压缩至 12° 以内）等方案，支撑百尖端阵列、阻滞电势分析、地面电流测量等多项发明专利。

项目产出

技术栈

Python, PyTorch, TensorRT, MATLAB/Simulink, Jetson Orin NX