摘要：载人航天任务中,需要建设地面模拟微重力环境,用于航天员适应性训练。悬吊式重力补偿系统通过绳索悬吊受训者,利用绳索拉力平衡重力,模拟微重力环境。为保持绳索拉力与重力平衡,必须在受训者运动过程中控制绳索方向与重力方向相同,为此,需要实时高精度测量绳索在运动过程中的微小摆角,作为绳索方向控制系统的输入。本文设计实现了一种基于相机位姿估计的高精度绳索摆角实时测量系统,系统由固定于绳索下端点的智能相机和固定于绳索上端点的标志架组成。运动过程中,智能相机拍摄标志架,实时提取其合作标志并解算相机与标志架的相对位姿,进一步通过预先标定的标志架与绳索上端点、相机与绳索下端点的安装关系计算绳索上下端点的空间坐标,最终解算得到高精度的绳索摆角。实验结果表明系统能够以20Hz的测量频率得到误差在0.05°以内的绳索摆角数据。该系统结构紧凑,自主性强,可推广应用于工业控制和科研实验中的小摆角测量。