快速、准确地获取被测物体的姿态信息,对于航空航天、工业生产等领域都具有重要意义。IMU姿态测量频率高,但其测量误差随时间发散,无法实现长时间测量;视觉姿态测量误差不随时间发散,但其测量速度受相机拍摄速度限制,且当视线存在遮挡时无法测量。本文将两者的特点相结合,研究运动载体上双IMU与视觉组合姿态测量算法,实现目标物快速准确的姿态测量。论文的主要内容与关键技术有:1.研究双IMU姿态测量算法。在被测目标的载体的运动状态未知的情况下,将两个IMU分别与被测目标和载体相固定,测量他们的运动角速度,采用欧拉角微分方程解算被测目标相对于载体的姿态。采用正交双矢量标定法与q-method标定IMU与被测目标、运动载体之间的转换矩阵。2.研究视觉姿态测量算法。在目标特征点与图像特征点的匹配关系未知的情况下,将测量过程分为姿态解算与匹配关系计算两部分并进行嵌套迭代,采用特征点匹配OI算法同时实现姿态计算与特征点匹配。3.研究双IMU与视觉姿态测量信息融合算法。提出了一种多速率自适应拓展卡尔曼滤波算法对两者的测量结果进行融合,整个滤波算法主要分为增益计算、测量更新与自适应衰减记忆遗忘因子计算三个部分。搭建组合姿态测量实验系统,通过实验验证了组合测量算法的准确性与稳定性。