本文關(guān)鍵詞：車載光電經(jīng)緯儀在準(zhǔn)動基座下的測量誤差修正研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 光電經(jīng)緯儀是現(xiàn)代靶場中獲取外彈道數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)的最基本的光學(xué)測量儀器,廣泛應(yīng)用于航空、航天、武器試驗等科研和軍事領(lǐng)域。國內(nèi)靶場上廣泛裝備的光電經(jīng)緯儀主要有兩種:固定站式和機動站式。固定式經(jīng)緯儀具有作用距離遠(yuǎn)、測量精度高的優(yōu)點,但其作用范圍固定。隨著新型武器試驗大射程、機動性等要求的提高,僅依靠固定式經(jīng)緯儀完成測量任務(wù)存在很大困難。機動經(jīng)緯儀正好彌補了固定式經(jīng)緯儀的這一缺點,可以在較大的地理范圍靈活布站,滿足靶場大范圍機動測量的需要。但是,機動經(jīng)緯儀還必須運輸?shù)綔y量點后再安裝到預(yù)先修建的固定基座上,才能保證測量精度。如果能夠使光電經(jīng)緯儀直接在機動載體平臺上進(jìn)行保角精度的跟蹤測量,則將具有重要的意義。 本文以車載機動光電經(jīng)緯儀在機動載體平臺即準(zhǔn)動基座平臺下測量誤差修正作為應(yīng)用背景,分析和研究了準(zhǔn)動基座下經(jīng)緯儀測量誤差的原因,提出了誤差修正的方法和方案,重點研究了誤差修正方法所涉及到的關(guān)鍵和核心理論——位姿估計算法,最后針對所提的修正方案和方法做了模擬驗證實驗,實驗結(jié)果表明了所提方法正確、方案可行有效,為后續(xù)的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 本文主要工作有: 1)針對準(zhǔn)動基座下光電經(jīng)緯儀測量誤差修正問題,分析得到準(zhǔn)動基座平臺的旋轉(zhuǎn)運動是造成測量誤差的根本原因;提出了采用固接于平臺的單像機同步拍攝合作標(biāo)志物的誤差修正方法,并對誤差修正原理作了詳細(xì)介紹。 2)針對修正方法中所涉及到的關(guān)鍵和核心問題——位姿估計問題,研究了基于點對應(yīng)的位姿估計算法。在基于點對應(yīng)的OI(Orthogonal Iteration)即正交迭代位姿估計算法基礎(chǔ)上,做了算法的改進(jìn)研究。實驗表明改進(jìn)算法能獲得更高的求解精度。 3)為了獲得更高精度的位姿參數(shù),研究了基于直線對應(yīng)的位姿估計算法。通過將OI算法擴展到直線對應(yīng),提出了LBOI(Line-Based Orthogonal IterationAlgorithm)即基于直線對應(yīng)的正交迭代算法,并對算法作了較詳細(xì)的實驗分析。仿真和實際實驗表明,算法具有對初始值較不敏感、高精度、魯棒性好等特點。 4)設(shè)計了修正系統(tǒng)方案,并對方案進(jìn)行了可行性研究。進(jìn)行了數(shù)字仿真實驗和實物模擬驗證實驗,實驗表明了修正方案可行,能夠滿足角度修正精度等要求。 本文提出的準(zhǔn)動基座平臺運動的測量方法進(jìn)一步發(fā)展可適用于車載、艦載等武器裝備的平臺運動及姿態(tài)測量;所提的位姿估計算法可直接用于移動機器人、像機標(biāo)定、物體跟蹤等領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】：車載光電經(jīng)緯儀 準(zhǔn)動基座 測量誤差修正 位姿估計 點對應(yīng) 直線對應(yīng) 正交迭代算法
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH761.1
【目錄】：

• 摘要12-14
• ABSTRACT14-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 準(zhǔn)動基座下光電經(jīng)緯儀測量誤差修正的背景和意義16-18
• 1.1.1 國內(nèi)外靶場光電經(jīng)緯儀發(fā)展及應(yīng)用概況16
• 1.1.2 車載光電經(jīng)緯儀準(zhǔn)動基座測量誤差修正的意義16-17
• 1.1.3 國內(nèi)外準(zhǔn)動及動基座光電經(jīng)緯儀的發(fā)展概況17-18
• 1.2 位姿估計問題概述18-22
• 1.2.1 位姿估計問題的基本概念及應(yīng)用18-20
• 1.2.1.1 位姿估計問題定義18-19
• 1.2.1.2 位姿估計問題分類19-20
• 1.2.2 位姿估計的應(yīng)用20-22
• 1.2.2.1 機器人視覺伺服20
• 1.2.2.2 移動機器人導(dǎo)航與定位20-21
• 1.2.2.3 人臉(頭部)跟蹤21
• 1.2.2.4 增強現(xiàn)實21-22
• 1.3 本文主要內(nèi)容22-24
• 第二章 車載光電經(jīng)緯儀準(zhǔn)動基座測量誤差修正方案24-36
• 2.1 光電經(jīng)緯儀系統(tǒng)簡介24-25
• 2.1.1 光電經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)組成24
• 2.1.2 光電經(jīng)緯儀工作原理24-25
• 2.2 準(zhǔn)動基座下光電經(jīng)緯儀測量誤差修正25-32
• 2.2.1 測量誤差的原因25-27
• 2.2.2 測量誤差的修正方案27-28
• 2.2.3 測量誤差修正原理28-30
• 2.2.4 測量誤差修正方案所涉及的關(guān)鍵理論和技術(shù)30-32
• 2.2.4.1 攝像機標(biāo)定30-31
• 2.2.4.2 位姿估計31
• 2.2.4.3 圖像特征檢測31-32
• 2.3 修正方案精度指標(biāo)的確定32-36
• 2.3.1 國內(nèi)靶場光電經(jīng)緯儀跟蹤定位精度32
• 2.3.2 準(zhǔn)動基座平臺運動解算容許精度32-34
• 2.3.2.1 平臺位置移動對測角修正的影響32-33
• 2.3.2.2 平臺旋轉(zhuǎn)運動R_1解算容許精度33-34
• 2.3.3 影響平臺運動解算各因子容許精度34-36
• 第三章 基于點特征對應(yīng)求解位姿估計問題36-54
• 3.1 基本理論36-43
• 3.1.1 投影模型36-40
• 3.1.1.1 透視投影36-38
• 3.1.1.2 弱透視投影38-39
• 3.1.1.3 平行透視投影39-40
• 3.1.2 三維旋轉(zhuǎn)的表達(dá)40-43
• 3.1.2.1 歐拉角法41
• 3.1.2.2 旋轉(zhuǎn)軸—旋轉(zhuǎn)角法41-42
• 3.1.2.3 四元數(shù)法42-43
• 3.2 基于點特征對應(yīng)位姿估計算法概述43-50
• 3.2.1 算法分類43
• 3.2.2 解析算法43-47
• 3.2.2.1 六點以下線性算法(Quan算法)44-46
• 3.2.2.2 DLT算法46-47
• 3.2.3 迭代算法47-50
• 3.2.3.1 基于點特征對應(yīng)的迭代算法概述47-48
• 3.2.3.2 OI算法48-50
• 3.3 基于OI算法的改進(jìn)算法50-54
• 3.3.1 Wang關(guān)于“絕對定位”問題的算法50-51
• 3.3.2 改進(jìn)算法51
• 3.3.3 實驗分析51-54
• 第四章 基于直線對應(yīng)求解位姿估計問題54-68
• 4.1 基本理論54-56
• 4.1.1 像機模型和基本方程54-55
• 4.1.2 基本方程的新形式55-56
• 4.2 基于直線對應(yīng)位姿估計算法概述56
• 4.3 基于直線的正交迭代位姿估計算法(LBOI)56-68
• 4.3.1 殘差方程57-58
• 4.3.2 LBOI算法58-60
• 4.3.3 全局收斂性的證明60
• 4.3.4 迭代初值計算60-62
• 4.3.4.1 三條直線計算迭代初值61
• 4.3.4.2 一般情形直線計算初始值61-62
• 4.3.5 仿真實驗分析62-66
• 4.3.5.1 三直線情形仿真實驗63-64
• 4.3.5.2 一般情形仿真實驗64-66
• 4.3.6 實際實驗66
• 4.3.7 小結(jié)66-68
• 第五章 光電經(jīng)緯儀準(zhǔn)動基座下的測量誤差修正系統(tǒng)模擬實驗68-82
• 5.1 誤差修正系統(tǒng)方案設(shè)計68-71
• 5.1.1 工作流程及系統(tǒng)組成68
• 5.1.2 前期安裝和標(biāo)定68-69
• 5.1.2.1 合作標(biāo)志物制作與標(biāo)定方案68-69
• 5.1.2.2 副像機配置及安裝方案69
• 5.1.3 實時測量誤差修正69-71
• 5.1.3.1 同步拍攝69-70
• 5.1.3.2 計算機軟件處理系統(tǒng)70
• 5.1.3.3 抗干擾及防錯設(shè)計70-71
• 5.2 系統(tǒng)方案數(shù)字仿真實驗71-73
• 5.2.1 像機內(nèi)參標(biāo)定仿真實驗71-72
• 5.2.2 像機姿態(tài)解算仿真實驗72-73
• 5.3 系統(tǒng)方案實物模擬實驗73-82
• 5.3.1 實物模擬實驗?zāi)康?/span>73
• 5.3.2 實物模擬實驗方法和原理73-77
• 5.3.2.1 普通像機模擬光電經(jīng)緯儀目標(biāo)定位73-74
• 5.3.2.2 實驗1—系統(tǒng)測角修正模擬實驗74-75
• 5.3.2.3 實驗2—平臺運動測量模擬實驗75-77
• 5.3.3 系統(tǒng)測角修正模擬實驗77-79
• 5.3.3.1 設(shè)備組成77-78
• 5.3.3.2 前期標(biāo)定78-79
• 5.3.3.3 實驗結(jié)果及分析79
• 5.3.4 平臺運動測量模擬實驗79-82
• 5.3.4.1 系統(tǒng)搭建79-80
• 5.3.4.2 實驗數(shù)據(jù)及分析80-82
• 第六章 結(jié)束語82-84
• 致謝84-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果92-93
• 附錄A 絕對定位問題的SVD算法93-94
• 附錄B OI算法全局收斂性的證明94-95

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 佟剛;王芳;;車載平臺變形對測角誤差的影響分析與修正[J];光學(xué)精密工程;2011年04期

2 于起峰;孫祥一;姜廣文;劉肖琳;張小虎;周劍;尚洋;;基于傳遞像機攝像測量的不穩(wěn)定平臺的靜態(tài)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方法[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2011年05期

  本文關(guān)鍵詞：車載光電經(jīng)緯儀在準(zhǔn)動基座下的測量誤差修正研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：269838