点目标投射半实物仿真系统坐标变换与标定技术研究

发布时间：2020-10-31 04:06

　　 利用点目标投射半实物仿真系统来检测坦克、火炮等武器装备的跟踪瞄准性能,已成为半实物仿真领域的热门研究课题。由于点目标投射半实物仿真系统是多子系统协调工作的,系统之间需要频繁的坐标变换,将各个系统的数据统一到同一个坐标系下进行控制和评价。系统相对位置的现场标定结果作为坐标变换的重要参数,其精度和可操作性将影响到仿真系统的使用范围和测试条件。所以坐标变换和标定技术是系统设计中不可或缺的一部分。为此,本文开展研究并完成了以下工作:1、建立点目标投射半实物仿真系统的坐标变换应用方案。将球幕坐标系作为世界坐标系,采用三参数模型建立了目标点在子系统与球幕系统下的坐标变换关系,从而获得子系统之间的坐标变换关系;完成图像坐标系与探测坐标系的变换过程分析;基于四元数理论推导出二维转台转角参数与投射目标光斑坐标的关系,实现了投射系统按照指定航迹投射目标的功能。2、提出基于整体最小二乘法(TLS)的系统现场标定方法。建立了球幕球心在标定系统坐标系下的高斯-马尔科夫(G-M)求解模型,使用TLS理论完成模型求解;考虑到标定系统存在一定测量误差,使用正交试验的方式选取最具代表的抽样组合,对影响标定精度的因素进行分析,提出一种简便、高精度现场标定方法。3、设计制作了一种便携式现场标定装置。提出标定器设计方案并完成了其光学设计、机械设计以及装配调整。4、搭建系统坐标变换和标定验证的实验平台。完成了子系统之间的坐标变换实验,通过航迹追踪结果对坐标变换方案进行评价;完成标定器的角度测量实验;在实验室的条件下设计了模拟球幕,完成系统的标定实验。验证了六点标定方法的正确性和适用性。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TJ810.6
【部分图文】：

美国卡柯公司采用五轴转台的结构进行目标投射仿真实验[10]，如图1-1所示。其工作原理为：图像生成系统实时生成三维场景并通过显示系统完成投影显示。二轴转台根据计算机生成的目标位置信息进行转动，带动其上的平行光管作为目标光源。位于三轴转台上的导引头对目标光源的进行追踪。该装置能实时的模拟导弹五个自由度上的运动，实现大视角，高精度的测试，可以更改不同的测试对象，可扩展性较强，但是对转台运动性能要求高，系统成本较高。图 1-1 五轴转台式目标投射半实物仿真系统工作原理[10]

n数可以表示为： 1 2 2 3 3 0 i k i k i k κ (cos n 2 2 2 2 21 2 3 0 k k k k ；cos 都可以化解为“cos sinn e ”大小变为原来的 ρ 倍后，再绕轴旋转的过程[30]如下： α ( x, y , z)，以 ( , , )n n n ne x y z为旋转之后变成矢量 β (u , v, w)。先将 α分量/ /α ，如图 2-2 所示，那么 β / /α 相加的形式。

第 2 章 系统总体设计方案及坐标变换标定基本原理参数。所以几何约束原理和求解约束方程的方法原理线、平面、球面、锥体等几何形体都可以作为系用的是平面约束和球面约束[31]。面约束的原理图，其中 XYZ 是系统坐标系，S 是系统坐标系下测得的平面上点的坐标。
【参考文献】

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1 张亚娟;裘祖荣;李杏华;杨婷;;激光跟踪系统“鸟巢”坐标的球面标定法[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2014年03期

2 王伟;徐平;林德福;;制导武器靶场试验半实物仿真的现状及发展趋势[J];飞航导弹;2012年05期

3 高教波;李建军;孙治家;王军;郑雅卫;王吉龙;;多波长激光复合点目标运动模拟[J];应用光学;2011年03期

4 霍炬;杨卫;杨明;;基于消隐点几何特性的摄像机自标定方法[J];光学学报;2010年02期

本文编号：2863424