靶场动平台光学测量问题研究

发布时间：2021-10-12 05:22

　　导弹、炮弹等武器飞行的外弹道及姿态等参数是武器试验鉴定及故障分析的基本依据。武器试验靶场一般利用布置在若干固定点位上的多台光电经纬仪或高速摄影（像）机等光学测量设备，分别对目标进行跟踪拍摄，多站交会测量目标的外弹道与姿态等参数。但这种固定式测量方式作用范围有限，不能灵活机动布站，为了满足具有大航程、长航时、机动性强等特点的现代武器的观测需求，靶场光学测量方式正逐步从固定式向机动式发展，如车载经纬仪采用机动布站、定点测量方式，机载光测设备直接采用机动测量方式。然而，在这些车载、机载平台上利用光学设备对运动目标实施观测还存在一些困难，其中主要有：车载经纬仪根据测量任务设置站点，其地基无法保证像固定站点般稳固，使得车载平台较易产生晃动，导致车载经纬仪难以获得高精度的测量结果；受飞机自身结构、尺寸等限制，在单架飞机上通常不能形成有效的多站交会条件，使用多机联合测量的成本又过高，现有条件下只能利用机载光测设备对运动目标跟踪拍摄，记录其飞行过程，无法测量目标的外弹道与姿态。这两个困难引申出了摄影（像）测量技术的两类基本理论问题：一类是在晃动平台（不稳定平台）上观测运动目标的问题，另一类是在机动平台... 

【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】：161 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 课题研究的目的与意义
        1.1.2 课题来源
    1.2 靶场光测技术与设备的发展现状
        1.2.1 靶场光测设备的历史沿革
        1.2.2 车载光测技术与设备的现状
        1.2.3 机载测量技术与设备的现状
        1.2.4 靶场动平台光学测量亟待解决的问题
    1.3 本文主要内容和创新点
        1.3.1 主要内容
        1.3.2 主要创新点
第二章 摄像测量的基本原理与误差评定方法
    2.1 中心透视投影成像模型
    2.2 摄像测量技术的误差传递
        2.2.1 概述
        2.2.2 误差传递规律
    2.3 基于平差理论的误差评定方法
        2.3.1 平差原理
        2.3.2 像机标定的误差评定
        2.3.3 单目位姿估计的误差评定方法
        2.3.4 双(多)目交会测量的误差评定方法
        2.3.5 方法验证
    2.4 本章小结
第三章 不稳定测量平台的静态基准转换方法
    3.1 概述
    3.2 静态基准转换方法
        3.2.1 基本原理
        3.2.2 实现途径与误差分析
    3.3 验证实验
        3.3.1 仿真分析
        3.3.2 模拟实验
    3.4 小结
第四章 车载经纬仪动态误差测量与修正系统设计及实验
    4.1 概述
        4.1.1 研究背景
        4.1.2 需求分析
    4.2 系统工作原理
        4.2.1 坐标系定义
        4.2.2 平台晃动测量原理
        4.2.3 测角数据修正原理
    4.3 总体方案
        4.3.1 实施方法
        4.3.2 系统组成
    4.4 关键技术
        4.4.1 车载平台姿态变化测量技术
        4.4.2 像机与车载平台固连姿态关系标定技术
        4.4.3 时钟同步技术
        4.4.4 近红外窄带滤波成像技术
    4.5 测量与修正实验
        4.5.1 系统的灵敏度实验
        4.5.2 静态测量与修正精度
        4.5.3 动态测量与修正精度
        4.5.4 任务实测与修正实验
    4.6 本章小结
第五章 运动单像机对运动目标定位与定姿方法
    5.1 概述
    5.2 用于运动质点定位的单目运动轨迹交会法
        5.2.1 问题描述
        5.2.2 基本原理
        5.2.3 可解条件
        5.2.4 误差评定
        5.2.5 影响因素分析与原理验证
    5.3 单目运动轨迹法的扩展
        5.3.1 定姿原理与流程
        5.3.2 验证实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 进一步工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]甲板变形测量技术研究[J]. 柳爱利,卢伟.  海军航空工程学院学报. 2009(02)
[2]基于进化算法的测控飞机跟踪路径规划[J]. 苏成翔,房鸿瑞,洪伟.  飞行器测控学报. 2009(01)
[3]CCD光电自准直仪工作原理及误差源分析[J]. 欧同庚,陈志高,杨博雄,付辉清.  大地测量与地球动力学. 2007(S1)
[4]一种新的三维轮廓测量方法[J]. 杨佳,贾书海.  光子学报. 2007(06)
[5]动载体光学图像视轴稳定技术[J]. 张景旭,王洋.  光电技术应用. 2007(01)
[6]基于编码结构光和外极线约束的自由曲面三维轮廓术[J]. 程俊廷,赵灿,莫健华.  计算机测量与控制. 2007(01)
[7]非合作航天器间相对位姿的单目视觉确定算法[J]. 张世杰,曹喜滨,陈闽.  南京理工大学学报(自然科学版). 2006(05)
[8]逆向工程中三维曲面测量技术应用[J]. 郑亚红,廖金玉.  沈阳工业大学学报. 2006(04)
[9]舰载摄像稳定平台的结构设计[J]. 张鹏.  舰船电子对抗. 2006(03)
[10]一种新的机动平台红外单站被动定位算法[J]. 李恩科,殷世民,刘上乾,付小宁.  西安电子科技大学学报(自然科学版). 2006(03)

博士论文
[1]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
[2]靶场图像运动目标检测与跟踪定位技术研究[D]. 张小虎.国防科学技术大学 2006
[3]车载平台变形测量技术的研究[D]. 张东梅.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2006
[4]车载平台变形测量和误差校正技术的研究[D]. 张尧禹.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003
[5]高精度光电测控系统及其控制策略研究[D]. 车双良.西北工业大学 2003

硕士论文
[1]基于双像机的不稳定测量平台静基准转换技术研究[D]. 李玉广.国防科学技术大学 2009
[2]车载光电经纬仪在准动基座下的测量误差修正研究[D]. 张政.国防科学技术大学 2007



本文编号：3431969