基于摄像测量的舰载姿态基准快速传递方法研究
发布时间：2021-06-28 16:14
舰载机初始对准技术决定着舰载机的战斗效率和机载武器的命中率,一直都是各国研究重点。当前常用的传递对准技术无法调和计算量、对准时间和对准精度之间的矛盾,另一方面舰体的形变模型难以建立、杆臂效应补偿精度低,这些因素都极大的限制了传递对准技术的进一步发展。为解决这些问题,本文研究了基于摄像测量技术的舰载机初始对准技术,整体分析了该方案的可行性,设计了合作标志靶结构,研究了单级位姿估计算法和姿态传递结构的标定算法,搭建了基于摄像测量的惯导初始对准系统并进行了模拟实验。主要研究内容如下:1.整体研究了基于摄像测量的像机链路姿态传递原理。研究了该方法的传递原理,分析其可行性,并对多级姿态传递精度进行了仿真分析,结果表明:要保证5次姿态旋转的误差在1角分以内,单级传递误差要在30角秒以内;2.研究了像机链路姿态传递涉及的标靶技术。分析了当前常用的圆点标志、对角点以及十字叉丝的优缺点;同时,在同等仿真条件下,对五种合作标志靶结构的位姿估计精度、标志靶尺寸以及合作标志数量进行仿真,仿真结果表明:在同等条件下,300mm立方体的相邻两个垂直平面,每个平面均匀分布25个合作标志的结构,在精度、可观测性以及方...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
姿态基准传递系统传递流程图
图 2.2 链路位姿基准传递原理]Tz,1 表示点 P 在 X 坐标系下的表示， =0 1b bb a aaTR TM 姿态和位置变化，那么有：1 1= *C C AAP M P 2 2= *C C gGP M P C2 之间的变换关系为：2 2 11= *C C CCP M P 式可得待测目标系 G 与基准坐标系 A 之间的变换关系2 -1 2 11= =G C C C A G AG C A AP M M M P M P ：2 12 12 1 22 1 2 1 2=G G C CA C C AG G C C G C GA C C A C C CR R R RT R R T R T T GAT 为两目标自身坐标系的变换关系；21CCR ，2CCT
国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文法[53]（也有文献称其为 LMH 算法[54]）。OI 算法迭代次数少，计算精度高，鲁棒性好，具有全局收敛能力，并可实现实时在线位姿估计，是当前应用最为广泛的位姿估计算法。考虑 OI 算法满足课题实现的基本要求，因而课题采用正交迭代算法进行姿态传递。3.2 正交迭代算法如图 3.1 所示，给出一组三维物点 ( 1 2 )iP i = , , , n，其在物体参考坐标系和摄像机参考坐标系下的坐标分别为 P=(X ,Y,Z )Ti i i i和 p=( ,y ,z )Ti i i ix 。那么他们之间的关系为：p =RP ti i (3.1)式中1 2 3R =[r ,r ,r ]T T T T， t=[T ,T ,T ]Tx y z分别为旋转矩阵和平移矩阵。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大失准角传递对准杆臂效应影响研究[J]. 丁国强,马军霞,熊明,乔相伟. 郑州大学学报(工学版). 2015(02)
[2]相机位姿估计的加速正交迭代算法[J]. 李鑫,龙古灿,刘进博,张小虎,于起峰. 光学学报. 2015(01)
[3]舰载机惯导动基座传递对准基准系统技术研究[J]. 屈也频,吕余海. 航空电子技术. 2014(01)
[4]弹射中舰载机快速传递对准技术[J]. 杨功流,王丽芬,袁二凯,蔡玲,乔立伟. 舰船科学技术. 2014(03)
[5]一种新的舰载机惯导初始自对准方法[J]. 王勇军,徐景硕,李路苹. 测控技术. 2013(11)
[6]航母舰载机捷联惯导系统自主对准算法流程研究[J]. 袁涛,曲志刚,徐景硕,刘美洁. 弹箭与制导学报. 2013(02)
[7]大方位失准角下舰载机传递对准技术[J]. 魏学通,高磊. 中国惯性技术学报. 2012(05)
[8]单目视觉位姿测量的线性求解[J]. 王鹏,孙长库,张子淼. 仪器仪表学报. 2011(05)
[9]Relay camera videometrics based conversion method for unstable platform to static reference[J]. YU QiFeng1,4,SUN XiangYi1,4,JIANG GuangWen2,4,LIU XiaoLin3,ZHANG XiaoHu1,4, ZHOU Jian1,4 & SHANG Yang1,4 1 College of Aerospace and Materials Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;2 College of Optoelectronic Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;3 College of Mechatronic Engineering and Automation,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;4 Hunan Key Laboratory for Image Measurement and Vision Navigation,Changsha 410073,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(04)
[10]Pose-relay videometrics based ship deformation measurement system and sea trials[J]. JIANG GuangWen 1,FU SiHua 1,CHAO ZhiChao 1 & YU QiFeng *1,2 1 College of Optoelectronic Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;2 College of Aerospace and Material Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China. Chinese Science Bulletin. 2011(01)
博士论文
[1]线结构光表面三维测量系统的标定技术研究[D]. 陈天飞.大连海事大学 2013
[2]空间目标的单目视觉位姿测量方法研究[D]. 夏军营.国防科学技术大学 2012
[3]捷联惯导系统传递对准技术及误差补偿方法研究[D]. 吉宇人.哈尔滨工程大学 2013
[4]摄像测量的温度补偿方法和位姿传递像机网络研究[D]. 晁志超.国防科学技术大学 2011
[5]惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D]. 丁国强.哈尔滨工程大学 2010
[6]像机链位姿传递摄像测量方法及船体变形测量研究[D]. 姜广文.国防科学技术大学 2010
[7]基于视觉的空间目标位置姿态测量方法研究[D]. 尚洋.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]舰载机捷联惯导系统传递对准技术研究[D]. 王孔奋.哈尔滨工程大学 2012
[2]大方位失准角下舰载机捷联惯导系统传递对准技术研究[D]. 胡丹.哈尔滨工程大学 2011
[3]舰载机惯导对准技术研究[D]. 王勇军.西北工业大学 2007
[4]舰载机惯导系统的动基座对准技术研究[D]. 夏家和.西北工业大学 2007
[5]惯导系统传递对准模型的可观测性分析[D]. 孙国伟.哈尔滨工程大学 2006
[6]基于DSP的短距离无线数据通信技术研究[D]. 张俊龙.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3254639
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
姿态基准传递系统传递流程图
图 2.2 链路位姿基准传递原理]Tz,1 表示点 P 在 X 坐标系下的表示， =0 1b bb a aaTR TM 姿态和位置变化，那么有：1 1= *C C AAP M P 2 2= *C C gGP M P C2 之间的变换关系为：2 2 11= *C C CCP M P 式可得待测目标系 G 与基准坐标系 A 之间的变换关系2 -1 2 11= =G C C C A G AG C A AP M M M P M P ：2 12 12 1 22 1 2 1 2=G G C CA C C AG G C C G C GA C C A C C CR R R RT R R T R T T GAT 为两目标自身坐标系的变换关系；21CCR ，2CCT
国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文法[53]（也有文献称其为 LMH 算法[54]）。OI 算法迭代次数少，计算精度高，鲁棒性好，具有全局收敛能力，并可实现实时在线位姿估计，是当前应用最为广泛的位姿估计算法。考虑 OI 算法满足课题实现的基本要求，因而课题采用正交迭代算法进行姿态传递。3.2 正交迭代算法如图 3.1 所示，给出一组三维物点 ( 1 2 )iP i = , , , n，其在物体参考坐标系和摄像机参考坐标系下的坐标分别为 P=(X ,Y,Z )Ti i i i和 p=( ,y ,z )Ti i i ix 。那么他们之间的关系为：p =RP ti i (3.1)式中1 2 3R =[r ,r ,r ]T T T T， t=[T ,T ,T ]Tx y z分别为旋转矩阵和平移矩阵。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大失准角传递对准杆臂效应影响研究[J]. 丁国强,马军霞,熊明,乔相伟. 郑州大学学报(工学版). 2015(02)
[2]相机位姿估计的加速正交迭代算法[J]. 李鑫,龙古灿,刘进博,张小虎,于起峰. 光学学报. 2015(01)
[3]舰载机惯导动基座传递对准基准系统技术研究[J]. 屈也频,吕余海. 航空电子技术. 2014(01)
[4]弹射中舰载机快速传递对准技术[J]. 杨功流,王丽芬,袁二凯,蔡玲,乔立伟. 舰船科学技术. 2014(03)
[5]一种新的舰载机惯导初始自对准方法[J]. 王勇军,徐景硕,李路苹. 测控技术. 2013(11)
[6]航母舰载机捷联惯导系统自主对准算法流程研究[J]. 袁涛,曲志刚,徐景硕,刘美洁. 弹箭与制导学报. 2013(02)
[7]大方位失准角下舰载机传递对准技术[J]. 魏学通,高磊. 中国惯性技术学报. 2012(05)
[8]单目视觉位姿测量的线性求解[J]. 王鹏,孙长库,张子淼. 仪器仪表学报. 2011(05)
[9]Relay camera videometrics based conversion method for unstable platform to static reference[J]. YU QiFeng1,4,SUN XiangYi1,4,JIANG GuangWen2,4,LIU XiaoLin3,ZHANG XiaoHu1,4, ZHOU Jian1,4 & SHANG Yang1,4 1 College of Aerospace and Materials Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;2 College of Optoelectronic Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;3 College of Mechatronic Engineering and Automation,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;4 Hunan Key Laboratory for Image Measurement and Vision Navigation,Changsha 410073,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(04)
[10]Pose-relay videometrics based ship deformation measurement system and sea trials[J]. JIANG GuangWen 1,FU SiHua 1,CHAO ZhiChao 1 & YU QiFeng *1,2 1 College of Optoelectronic Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;2 College of Aerospace and Material Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China. Chinese Science Bulletin. 2011(01)
博士论文
[1]线结构光表面三维测量系统的标定技术研究[D]. 陈天飞.大连海事大学 2013
[2]空间目标的单目视觉位姿测量方法研究[D]. 夏军营.国防科学技术大学 2012
[3]捷联惯导系统传递对准技术及误差补偿方法研究[D]. 吉宇人.哈尔滨工程大学 2013
[4]摄像测量的温度补偿方法和位姿传递像机网络研究[D]. 晁志超.国防科学技术大学 2011
[5]惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D]. 丁国强.哈尔滨工程大学 2010
[6]像机链位姿传递摄像测量方法及船体变形测量研究[D]. 姜广文.国防科学技术大学 2010
[7]基于视觉的空间目标位置姿态测量方法研究[D]. 尚洋.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]舰载机捷联惯导系统传递对准技术研究[D]. 王孔奋.哈尔滨工程大学 2012
[2]大方位失准角下舰载机捷联惯导系统传递对准技术研究[D]. 胡丹.哈尔滨工程大学 2011
[3]舰载机惯导对准技术研究[D]. 王勇军.西北工业大学 2007
[4]舰载机惯导系统的动基座对准技术研究[D]. 夏家和.西北工业大学 2007
[5]惯导系统传递对准模型的可观测性分析[D]. 孙国伟.哈尔滨工程大学 2006
[6]基于DSP的短距离无线数据通信技术研究[D]. 张俊龙.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3254639
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