Durch die immer weiter zunehmende Problematik des Weltraummülls sind in den letzten Jahren verstärkt wissenschaftliche Untersuchungen im Bereich des On-Orbit Servicings unternommen worden. Dabei besteht ein Teil der Mission in der kontrollierten Annäherung an ein Zielobjekt. Zur Unterstützung von Regelungsalgorithmen oder auch menschlichen Teleoperatoren ist es dabei hilfreich, sowohl die Lage also auch die Form des Objekts ermitteln zu können und digital zu erfassen bzw. darzustellen. Als Sensorsystem kommen dabei als Alternative zu kostspieligen und komplizierten LIDAR-Systemen sogenannte RGB-D-Sensoren in Betracht. Sie bieten die Möglichkeit, aus einem zeitgleich aufgenommenen Farb- und Tiefenbild auf kurze Distanzen Lageschätzungs- und 3D-Rekonstruktionsaufgaben durchzuführen. Die entsprechenden Algorithmen sind mittlerweile soweit fortgeschritten, dass sie in Echtzeit auf einer handelsüblichen Desktop-CPU ausgeführt werden können. In dieser Arbeit wurden für den RACOON-Hardware-in-the-Loop-Simulator aktuelle Algorithmen ausgewählt, die mit einer auf einem Verfolgersatelliten installierten Kinect-v2-Kamera die Lage eines unbekannten, unkooperativen Zielsatelliten schätzen und eine 3D-Darstellung erzeugen sollen. Im Gegensatz zu klassischen, merkmalspunktbasierten Ansätzen kommen dabei dichte Lageschätzungs- und Rekonstruktionsalgorithmen zum Einsatz. Zu diesem Zweck wurde ein Softwareframework entwickelt, in das sich diese und andere Algorithmen und Sensortypen integrieren und auf einfache Weise miteinander vergleichen lassen. Über eine flexible Pipelinestruktur und Wrapperklassen mit klar definierten Schnittstellen für Algorithmen und Datenquellen wurde eine einfache Erweiterbarkeit und vielfältige Einsetzbarkeit sichergestellt. Mit dieser Arbeit soll ein erster Schritt hin zu einer umfassenden Lösung zur Lageschätzung und 3D-Rekonstruktion im Rahmen der teleoperierten Nahbereichsnavigation im Orbit unternommen werden. Die Ergebnisse erster qualitativer Rekonstruktionstests zeigen, dass die ausgewählten Algorithmen grundsätzlich in der Simulatorumgebung einsetzbar sind, allerdings erweiterte Funktionalitäten zur Driftreduktion nötig sind, um in einem Teleoperationsszenario einsetzbar zu sein.     «

Durch die immer weiter zunehmende Problematik des Weltraummülls sind in den letzten Jahren verstärkt wissenschaftliche Untersuchungen im Bereich des On-Orbit Servicings unternommen worden. Dabei besteht ein Teil der Mission in der kontrollierten Annäherung an ein Zielobjekt. Zur Unterstützung von Regelungsalgorithmen oder auch menschlichen Teleoperatoren ist es dabei hilfreich, sowohl die Lage also auch die Form des Objekts ermitteln zu können und digital zu erfassen bzw. darzustellen. Als Sens...     »

Due to the growing problem of space debris, research in the area of on-orbit servicing has intensified over the last years. Part of such missions is a controlled approach of a target object. To support control algorithms or human teleoperators in such a task, it can be helpful to detect the pose as well as the geometry of the object. As an alternative to expensive and complicated LIDAR systems, RGB-D sensors could be an option. They allow to perform pose estimation and 3D reconstruction tasks by recording a color and a depth frame simultaneously. Applicable algorithms have advanced such that they can be run on a consumer desktop CPU in real-time. In this thesis, current state-of-the-art algorithms have been selected for the RACOON hardware-in-the-loop-simulator to make use of a Kinect v2 camera that has been installed on a chaser satellite to estimate the pose of an unknown, uncooperative target satellite and create a 3D reconstruction. In comparison with traditional, feature-based methods, dense pose estimation and 3D reconstruction algorithms are used. For this purpose, a software framework was developed, with which these and other algorithms and sensor types can be easily compared. By employing a flexible pipeline structer as well as wrapper classes with clearly defined interfaces for algorithms and data sources, easy extensibility and versatility are ensured. With this thesis, a first step should be taken towards a comprehensive solution for pose estimation and 3D reconstruction in the context of teleoperated close-range navigation in orbit. Results of preliminary qualitative reconstruction tests show that the chosen algorithms are generally usable in the given simulation environment, even though extended functionalities for dift reduction are necessary to make them applicable for a teleoperation scenario.     «

Due to the growing problem of space debris, research in the area of on-orbit servicing has intensified over the last years. Part of such missions is a controlled approach of a target object. To support control algorithms or human teleoperators in such a task, it can be helpful to detect the pose as well as the geometry of the object. As an alternative to expensive and complicated LIDAR systems, RGB-D sensors could be an option. They allow to perform pose estimation and 3D reconstruction tasks b...     »