随着越来越多的航天飞行器被送到太空中,非合作目标航天器的交会对接变得愈发重要,因此空间非合作航天器的相对位姿测量技术越来越受到广泛的关注。本文主要研究是基于单目视觉的近距离航天器相对位姿测量技术。在分析国内外单目视觉测量技术研究现状与发展方向的基础上,主要研究了相机标定、特征提取、目标定位和相对位姿确定等几个关键性的问题。首先,本文分析了基于移动平面模板的标定方法。此方法不但可以得出从二维图像恢复到三维的重要参数,而且消除了由于镜头产生的畸变。从实验结果得知,该算法精度较高。其次,本文提出了基于人工蜂群算法的Otsu阈值分割方法和基于人工蜂群算法的椭圆检测方法。从图像中分离出椭圆形的对接圆环并提取对接环椭圆上的特征点坐标信息,为后续的目标定位和相对位姿测量提供了坚实的基础信息。最后,提出了一种基于飞行标志器的位姿测量方法。在对接环圆心的特征点易提取和飞行标志器易于识别的基础上,求出的相对位姿精度较高。另外,本文还设计了一种确定飞行标志器在目标航天器上位置的方法。与实际的相对姿态相比,误差始终保持在2~°以内,因此可作为目标航天器相对位姿测量的一种有效方法。