卫星等航天器在执行空间任务前,必须先在地面进行一种特有的全物理仿真试验,来检验其性能和控制系统的功能。地面全物理仿真试验是通过花岗岩试验台上的气浮仿真模拟系统来模拟卫星等航天器在太空中微重力、无摩擦的运行环境。组成试验台的各块花岗岩有不同角度和方向的倾斜,这将对仿真试验结果的正确性产生影响,因此,全物理仿真试验时需要对不同花岗岩上的气浮仿真模拟系统进行相应的推力补偿,尽可能抵消系统重力沿倾斜方向的分力。针对上述问题,本文研究并设计了一套基于机器视觉定位的微推力补偿系统,将机器视觉技术应用到航天器设计试验领域。该系统主要由视觉定位系统和冷气微推力装置两部分组成,视觉定位系统采集现场图像,经过一系列图像处理之后获得气浮仿真模拟系统的位置信息,微推力装置喷气进行相应的推力补偿。系统充分利用了机器视觉非接触、快速、柔性的特点,不会对试验过程产生任何干扰。本文综合运用了机器视觉技术、机械设计、计算机程序设计技术等,对机器视觉定位,重点研究了相机标定和视觉定位算法,对微推力装置,重点实现了基于RS232串口的推力控制。全文的主要内容包括以下几个方面：(1)对视觉定位系统和微推力装置分别进行了具体的设计。(2)对相机标定技术进行了研究,分析相机成像模型以及坐标转换关系。根据基于平面移动模板的标定法完成相机标定实验,确定了相机的各参数。(3)研究了视觉定位系统的原理和方法,在对人工标志位置信息提取的过程中,主要运用图像预处理(灰度化、滤波、二值化)、边缘检测、最小二乘边缘拟合算法精确获得人工标志的位置信息。(4)实现了基于RS232串行通信接口的微推力控制,编写了名为“北京交通大学-微动平台远程定位控制系统”的人机交互界面。利用设计的系统软件和硬件平台进行现场实验,结果表明,系统各部分均能很好的完成各自任务。