空间物体的位姿是反映物体的重要参数,随着空间物体位姿测量需求的不断提升,空间物体的位姿测量越来越受到人们的重视,广泛应用在工业、军事、大型装备制造、航空航天等领域,传统的空间物体相对位姿测量方法从原理上可以概括为四大类:基于激光跟踪测量系统的位姿测量方法、基于惯性导航系统的位姿测量方法、基于机械定位约束的位姿测量方法和基于计算机视觉系统的视觉位姿测量方法。本文针对视觉相对位姿测量中存在的问题,研究了一种视觉与倾角传感器组合的相对位姿测量方法,通过在相机和被测物上各放置一个倾角传感器,利用固定倾角传感器所提供的角度信息提供额外的约束来求解Pn P(Perspective-n-Point)问题,文章介绍了组合相对位姿测量方法的原理及其结构参数标定,为了提高算法的精度和抗噪能力,在求得线性解的基础上进一步进行非线性优化,仿真实验验证了该方法的正确性,并与现存的Pn P问题求解方法比较,表明本课题研究的Pn P问题求解方法具有较高精度并且对噪声干扰具有较高的稳定性,最后,实验结果表明本文研究的方法对空间15个特征点在x方向和y方向的平均反投影误差均小于为0.2 pixel,能够满足空间物体位姿测量精度需求。本文主要的研究工作和创新点如下:1、广泛查阅国内外相关研究文献资料,分析位姿测量研究的意义和国内外研究现状,阐述本课题的研究价值和意义。2、针对传统视觉位姿测量求解过程中存在的问题,研究了视觉与倾角传感器组合相对位姿测量方法,利用视觉和倾角传感器的测量信息求解Pn P问题,详细推导了组合位姿测量原理,设计组合位姿测量算法,为了提高算法的求解精度和抗噪能力,在求得线性解的基础上进一步进行非线性优化,提高求解精度,并进行仿真实验,验证组合测量原理的正确性。3、归纳总结了组合位姿测量图像传感器标定的基本理论和方法,根据相机成像模型,推导相机内外参数标定原理,完成了相应算法的编写与仿真分析。4、根据视觉与倾角传感器组合位姿测量原理,研究了组合位姿测量系统结构参数标定方法,推导组合位姿测量系统结构参数标定原理,并利用仿真实验验证组合位姿测量系统结构参数标定原理的正确性。5、设计编写视觉与倾角传感器组合位姿测量系统相关算法,并进行实验分析各测量因素对组合位姿测量精度的影响。