重构卫星具有发射适应性好、可在轨自主维修、应用功能广等特点,逐渐成为卫星发展趋势之一。此类卫星可在轨完成卫星解体重构,因此重构中导引对接是该技术的重要组成部分。目前空间导引领域主要采用基于目标模型的视觉测量技术,其核心是利用双目立体视觉测量技术实现目标飞行器的姿态获取,该方法硬件系统庞大、数据处理复杂,无法应用于体积小、运算能力弱的可重构卫星模块中,因此本文在基于目标模型的视觉测量方法基础上通过增加导引标志物三维特征信息,设计了一种基于单目相机的视觉导引算法。针对过往导引算法只采用计算机辅助仿真实验的问题,并结合项目需要,设计了可重构卫星导引模拟实验平台装备,并对本文设计视觉导引算法进行性能测试实验。首先结合项目技术指标要求,通过对导引模拟实验过程分析得到平台性能指标。选用六自由度并联机构作为总体框架并通过运动仿真求解实际设计参数,对导引模拟平台机械结构进行设计;根据控制特点对电气系统进行设计,完成实际导引模拟平台装备搭建。基于模块化设计思想,将控制程序分为多个模块:建立了可应用于软件更高效率迭代计算的逐点逼近法,基于正逆解问题数学推导结果设计了相应控制程序模块。利用Socket串口通信设计了绝对编码器位置采集模块。利用固高.dll运控函数库设计了运动控制模块。利用C#编译环境开发了具有UI人机交互界面的系统支持模块。将软硬件系统进行整合完成导引模拟平台装备设计开发。对单目相机成像原理进行推导分析,对GT5120光学相机内部参数进行标定。设计了可应用于单目视觉系统的导引标志物,并建立其物理成像模型。利用导引标志物特征参数与深度参差梯度法实现相对空间位姿求解。利用Blob分析与高斯导数滤波法实现标志物图像特征提取。采用模板匹配与角边滤波振幅处理法设计了单目视觉导引程序。结合项目技术指标参数,利用导引模拟平台对本文单目视觉导引算法进行实验分析,验证该算法实际导引精度与随动响应性能,并通过离散期望值实现算法的优化。以此设计开发了一种应用于可重构卫星近段导引的单目视觉导引算法和模拟实验装备平台。