一种面向在轨服务目标的物理退化感知两阶段三维重建方法及系统

本发明公开一种面向在轨服务目标的物理退化感知两阶段三维重建方法及系统，面向卫星延寿、空间碎片清除与在轨装配维护等任务的近距感知与几何重建。针对在轨环境下太阳辐照饱和、多层隔热材料（MLI）镜面多径反射、热致光轴与外参漂移、平台微振动与数据时延等耦合物理退化，导致点云出现虚警、拖尾、分层与几何拉伸伪影的问题，方法包括：S1 构建集成轨道动力学引擎、目标三维模型库、光照热环境模型与射线追踪渲染的高保真仿真平台；S2 建立耦合物理退化模型（LiDAR 束散角拖尾、多径鬼点、walk error，深度相机饱和与立体匹配失效，IMU 姿态误差，外参热漂移谐波，杂散光虚警与数据时延）并经误差注入接口写入仿真点云；S3 执行「流形—点」两阶段观测——阶段一在禁入球半径上以纬度带球面均匀采样绕飞，获得拓扑完整的全局流形点云，阶段二沿安全抵近矢量以梯形速度剖面主动逼近，并通过 ICP/Scan-to-Map 配准融合提升局部密度与几何精度；S4 依太阳几何对齐因子、辐照饱和风险与观测距离，在 LiDAR-only 与 LiDAR-Depth 融合模式间自适应切换；S5 执行退化感知重建管线（IMU 插值运动补偿、多帧融合、体素下采样、SOR/ROR 串联去噪，阈值依退化先验自适应设定）；S6 输出三维模型并计算 Chamfer 距离、均方根误差、Z 轴系统偏差与拓扑完整度，形成「建模—观测—重建—评估」闭环。测试表明重建完整度达 99% 以上、均方根误差达厘米级，Chamfer 距离较未利用退化先验的基线降低 60% 以上。