运载火箭推进剂燃料加注目前国内多采用人工加注的方式,由于推进剂燃料的腐蚀性和易燃性,对加注工人的健康产生极大的威胁。目前现有的运载火箭推进剂加注自动化技术,仍存在着自动化程度低、环境鲁棒性差及无法解决火箭箭体倾斜晃动情况下的精准对接等问题,对此设计了一套基于激光雷达的运载火箭推进剂自动对接加注系统,并对其关键的激光雷达定位技术做了研究,设计了一套适用于自动对接的激光雷达算法。论文首先研究了激光雷达点云的预处理算法,主要包括原始点云的采集和处理算法、点云数据精简算法以及点云聚类算法,分析比较了各种算法的优劣并针对火箭对接环境选择了合适的算法,针对聚类算法参数对点云密度敏感的问题,提出了一套自适应DBSCAN算法,根据目标点与雷达的距离自适应调整参数,验证了算法的准确性和实时性。其次,研究了目标识别与姿态估计算法,针对对接过程的不同阶段设计了目标板及活门两种目标的识别和姿态估计算法。在机械臂与活门相距远距离下,点云较为稀疏且密度变化大,采用基于特征的分类器进行目标识别和粗定位算法。在近距离下,提出一套基于二维点云的目标板姿态估计算法,在保证精度条件下减少计算时间和内存空间;对于活门采用基于FPFH特征匹配的识别算法及二阶段ICP匹配算法实现在活门被遮挡情况下的精准识别和姿态估计,并通过实验验证了算法的有效性。最后设计了整套自动对接系统并搭建了样机,主要分为运动模块、感知模块、控制模块和显示模块四个部分,并对算法和系统进行了实验测试,验证了目标识别和位姿估计算法的稳定性与精确性,以及在各个工况和火箭箭体初始姿态下对接系统的对接可靠性。