基于机载光电平台的海面目标定位精度研究

发布时间：2023-02-05 16:05

　　近些年我国海上活动随着航运业的不断发展而愈发频繁,因此会造成海上突发事故不断增加,当海上事故发生后快速检测海面遇险目标并获取其准确位置对海面目标的救助至关重要。本文研究的内容依托于国家科技支撑计划课题“深远海海面遇险目标机载红外搜寻定位技术”,该课题通过研制一套机载红外搜寻系统以实现海面遇险目标的检测、定位与跟踪的需求。本文围绕该系统的定位功能展开研究,在建立海面目标定位算法的基础上先分析不同测量参数误差对定位误差的影响,然后提高海面目标定位精度。机载海面目标搜寻系统的组成包括惯性导航设备、光电吊舱和红外相机,红外相机搭载于光电吊舱内即形成机载光电平台。本文基于机载光电平台建立海面目标定位算法,在采集到的红外图像上建立图像坐标系,由齐次坐标转换原理,结合相机的相关参数以及测量的机载光电平台的姿态角度、位置数据,推导出不同坐标系之间的换算关系,最后将海面目标的位置以经度、纬度的形式显示出来。基于建立的海面目标定位算法结合硬件系统平台设计了海面目标定位的实验,通过对不同距离下的目标进行相关测量参数的采集,解算目标的位置,并由GPS测量出目标船只位置的近似真值,将解算出的目标位置与目标位置的...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的主要工作
2 海面目标定位理论基础与算法模型
    2.1 齐次坐标变换理论
        2.1.1 坐标系以原点为中心放大/缩小变换
        2.1.2 坐标系平移变换
        2.1.3 坐标系旋转变换
    2.2 海面目标定位算法中坐标系的定义
        2.2.1 图像坐标系
        2.2.2 相机坐标系O-X_CY_CZC

        2.2.3 吊舱坐标系O-X_PY_PZ_P

        2.2.4 东北天坐标系O-X_LY_LZ_L

        2.2.5 地心坐标系O-XYZ
        2.2.6 WGS-84坐标系O-BLH
    2.3 海面目标定位算法中坐标系的转换关系
        2.3.1 图像坐标系转换相机坐标系
        2.3.2 相机坐标系转换吊舱坐标系
        2.3.3 吊舱坐标系到东北天坐标系
        2.3.4 东北天坐标系到地心坐标系
        2.3.5 地心坐标系到WGS-84坐标系
    2.4 本章小结
3 机载海面目标搜寻系统组成与目标定位的实现
    3.1 海面目标定位算法软件设计
        3.1.1 算法的开发环境及语言
        3.1.2 算法的开发环境及语言
    3.2 系统的硬件组成
        3.2.1 算法的开发环境及语言
        3.2.2 红外相机
        3.2.3 光电吊舱
    3.3 实验验证
        3.3.1 实验方案
        3.3.2 实验数据及结果
    3.4 本章小结
4 海面目标定位误差分析
    4.1 实验数据分析
    4.2 输入参数误差对定位精度的影响
        4.2.1 像素点对定位精度的影响
        4.2.2 相机姿态角误差对定位精度的影响
        4.2.3 平台姿态角对定位精度的影响
        4.2.4 姿态角对定位精度的影响
    4.3 本章小结
5 海面目标定位精度提高方法
    5.1 卡尔曼滤波原理及模型
    5.2 卡尔曼滤波实验
        5.2.1 实验的工具
        5.2.2 卡尔曼滤波实验
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3735268

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