在現(xiàn)代化武器裝備中,頭盔不僅是一種保護(hù)裝置,更是一種強(qiáng)大的信息平臺(tái)。為了解決現(xiàn)代飛機(jī)及機(jī)上雷達(dá)等系統(tǒng)操縱日益復(fù)雜的問(wèn)題,現(xiàn)代飛機(jī)普遍采用具有頭盔位姿測(cè)量系統(tǒng)的頭盔顯示器。頭盔位姿測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是要準(zhǔn)確、快速地測(cè)量頭盔與機(jī)艙的相對(duì)位姿,將合適的影像輸送到頭盔顯示器,使飛行員和機(jī)上設(shè)備能準(zhǔn)確感知戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。從其他國(guó)家的飛行員頭盔裝備來(lái)看,盡管已經(jīng)有電磁式、機(jī)電式、視覺(jué)式等頭盔位姿測(cè)量系統(tǒng),但普遍存在與紅外譜重疊、更新率慢、可靠性差,以及精度低等缺點(diǎn),不能滿足現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)的要求。針對(duì)以上問(wèn)題,本文采用慣性測(cè)量單元(Inertial Measurement Unit,IMU)和視覺(jué)標(biāo)簽AprilTag組合測(cè)量頭盔的位姿,建立兩者的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型并使用緊耦合的擴(kuò)展卡爾曼濾波模型將兩部分位姿信息融合到一起,提出角點(diǎn)更新整個(gè)濾波的新方法。首先,研究并解決了整個(gè)頭盔位姿測(cè)量系統(tǒng)的初始化問(wèn)題,包括相機(jī)的建模與標(biāo)定、建立IMU的噪聲模型、定義整個(gè)系統(tǒng)所涉及坐標(biāo)系的表示以及IMU與相機(jī)空間位姿的外參標(biāo)定,另外詳細(xì)介紹了視覺(jué)標(biāo)簽AprilTag系統(tǒng)的組成以及整個(gè)系統(tǒng)所涉及的算法。其次,提出了基于擴(kuò)展卡爾曼濾...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1一3ZebrisMedicalGmbH公司生產(chǎn)的超聲波測(cè)量系統(tǒng)

圖１－２?Ｐｏｌｈｅｍｕｓ公司的電磁跟蹤系統(tǒng)??聲學(xué)跟蹤技術(shù)［８］是使用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的跟蹤。一般的聲統(tǒng)使用超聲波，所以聲學(xué)跟蹤系統(tǒng)有時(shí)也被稱作超聲波跟蹤系統(tǒng)。學(xué)跟蹤技術(shù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，會(huì)用到多個(gè)超聲波收發(fā)傳感器，這樣精準(zhǔn)地確定運(yùn)動(dòng)物體的位置和方向。聲學(xué)跟蹤技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)....

圖１－２?Ｐｏｌｈｅｍｕｓ公司的電磁跟蹤系統(tǒng)??８

致聲學(xué)跟蹤系統(tǒng)更新頻率低，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)有很大的延遲，達(dá)不到實(shí)時(shí)跟蹤物??體的目的；（３）對(duì)環(huán)境溫度角敏感。具有代表性的產(chǎn)品是德國(guó)Ｚｅｂｒｉｓ?Ｍｅｄｉｃａｌ??ＧｍｂＨ公司生產(chǎn)的超聲波測(cè)量系統(tǒng)，如圖１－３所示。??■Ｒ．?／?：??二二－＝？?１?．?＾??ａ??圖１－３?Ｚｅｂｒ....

圖１－４?ＱＵＡＬＩＳＹＳ測(cè)量系統(tǒng)??慣性跟蹤技術(shù)是使用ＩＭＵ進(jìn)行跟蹤，陀螺儀可以測(cè)量被跟蹤物體的??角速度信息，從而達(dá)到對(duì)目標(biāo)物體方向的跟蹤；加速度計(jì)測(cè)量得到運(yùn)動(dòng)物體??

可以實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)物體。光學(xué)跟蹤技術(shù)的缺點(diǎn)主要是成本較高，而??且易受障礙物或者干擾光源的干擾。具有代表性的光學(xué)跟蹤系統(tǒng)是瑞典的??ＱＵＡＬＩＳＹＳ測(cè)量系統(tǒng)，如圖１?－４所示。??．．．．．Ｊ１??圖１－４?ＱＵＡＬＩＳＹＳ測(cè)量系統(tǒng)??慣性跟蹤技術(shù)是使用ＩＭＵ進(jìn)行跟蹤，陀螺儀可以測(cè)....

圖１－５?Ｔｈａｌｅｓ公司的ＩｎｅｒｔｉａＣｕｂｅ４慣性跟蹤系統(tǒng)??１．２．２視覺(jué)標(biāo)簽測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀??

可以實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)物體。光學(xué)跟蹤技術(shù)的缺點(diǎn)主要是成本較高，而??且易受障礙物或者干擾光源的干擾。具有代表性的光學(xué)跟蹤系統(tǒng)是瑞典的??ＱＵＡＬＩＳＹＳ測(cè)量系統(tǒng)，如圖１?－４所示。??．．．．．Ｊ１??圖１－４?ＱＵＡＬＩＳＹＳ測(cè)量系統(tǒng)??慣性跟蹤技術(shù)是使用ＩＭＵ進(jìn)行跟蹤，陀螺儀可以測(cè)....

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