基于光电跟踪的飞机校靶技术研究

在分析机械式校靶方法过程和缺陷的基础上,根据空间向量和矩阵变换运算的基本原理,提出一种采用光电跟踪瞄准技术、数字图像显示技术和数学建模与实时解析技术的数字化飞机校靶方法,介绍了该方法的原理,进行了误差分析仿真,证明该方法校靶精度远高于传统方法,给出了详细飞机校靶工程化解决方案.     

一种高精度定位设备光电系统标校方法

针对外场光电系统测量精度的标校存在的不足等问题,提出了一种基于GPS的光电系统测量精度的标校方法。在标校系统组成及标校原理分析基础之上,进行了理论指向和距离的解算推演,并分析了GPS定位误差对标校系统精度的影响。该方法能有效地克服场地选择困难和角度范围小等不足,满足光电系统测量精度标校的要求。     

多变量矩阵方程组一种异类约束解的迭代算法

借鉴求线性矩阵方程组同类约束解的修正共轭梯度法,建立了求多个未知矩阵的线性矩阵方程组的一种异类约束解的修正共轭梯度法,并证明了该算法的收敛性．利用该算法不仅可以判断矩阵方程组的异类约束解是否存在,而且在有异类约束解,且不考虑舍入误差时,可在有限步计算后求得矩阵方程组的一组异类约束解;选取特殊初始矩阵时,可求得矩阵方程组的极小范数异类约束解．另外,还可求得指定矩阵在该矩阵方程组异类约束解集合中的最佳逼近．算例表明,该算法是有效的．     

求解周期三对角Toeplitz方程组的一种新修正算法

利用Sherman-Morrison-Woodbury公式导出了求解周期三对角Toeplitz方程组的一种新的修正算法.该算法的计算量比求解周期三对角方程组的追赶法要少,且可以并行计算.对新算法进行了可行性和稳定性分析.数值算例表明了新算法的有效性.     

空地反辐射导弹抗关机被动定位算法研究

针对空地反辐射导弹初始装订目标位置误差较大的问题,设计了一种目标雷达位置修正算法.利用导引头输出的角度信息,经坐标转换,求解不同弹道点与对应目标点之间连线的公垂线向量,以修正目标的位置.针对该方法进行了仿真验证,结果表明该方法可用于雷达位置的有效修正,且易于实现.     

一种求解非线性方程组的混合优化算法及程序实现

非线性方程组求解是工程实践与理论研究中的一个典型问题。传统的方法主要有梯度法、Newton迭代法等。该文综合修正Newton法与梯度法的各自优势,对非线性方程组的求解问题提出了一种混合方法并用C语言编码实现该算法。将两种方法相结合,使其相互取长补短,在迭代初始值不太好的情况下也能保证收敛性,同时加快收敛速度,数值结果表明该算法是有效的。     

基于规则求解的约束驱动的变量几何造型系统

本文系统地阐述了一种在进行几何型体设计时用约束关系和工程关系来驱动几何型体的方法。提出了对约束方程组进行分解的算法和在规则求解的基础上分两层求解方程组的方法。关键词     

一种新的基于OpenCV的立体视觉三维测量方法

主要探讨一种实现双目视觉三维测量建模的新方法;即在对已获得的两幅标定图像特征提取后,采用一种融合立体匹配方法得到两两对应的像素点,进而提出一种考虑方程组所代表几何意义的束调整算法求取物体三维空间点坐标;利用异面直线公垂线中点逼近物体空间点,并进一步优化获得更精确结果,同时给出基于Opencv算法,充分发挥了OpenCV的函数库功能;通过实验、数值分析与计算,最终验证了该方法理论分析的正确性及实践可行性。     

求解方程组的正交差分进化算法

首先利用代理约束概念和修正极大熵函数,将非线性方程组等价地转化为无约束优化函数;然后引入平均相似度概念,设计自适应正交交叉算子,利用正交设计产生初始种群,并在此基础上提出了自适应正交差分进化算法,用于求解修正极大熵函数;最后用方程组验证了算法的有效性。     

多传感器经纬仪不平行度误差修正方法研究

针对靶场光电经纬仪多传感器不平行度误差传统修正方法参数测量困难、局限性大、修正效果差等问题,利用脱靶量角度合成原理,提出了一种基于坐标变换的不平行度误差修正方法。经实验证明:该修正方法可将经纬仪非主测量系统的测角精度提高到5″以内,且算法简单、通用性强,满足靶场多传感器装备高精度测量和数据处理的要求,推广应用价值大。     

光电经纬仪站址与测角测距误差校准

光电经纬仪校准是实现目标精确测量的关键,在设备经过一段时间的使用或移站后均需进行校准.针对近期一次光电经纬仪校准工作中,以设备旋转中心测量值作为站址坐标真值进行其他参数校准时产生了无规律且较大测角偏差的问题,提出一种基于地面控制的光电经纬仪站址与测角测距误差校准方法.相比其他类似校准方法,该方法将站址坐标、测角误差和测距误差均作为未知量进行校准模型构建,通过平差计算,得到一组最优的校准数据作为光电经纬仪测量的基准.经试验验证,该方法有效提高了光电经纬仪测量精度和可靠性,同时校准结果可直接用于光电经纬仪数据处理软件,保证光电经纬仪测量处理的规范化.     

圆形标志投影偏心差补偿算法

目的 圆形标志目前正广泛地应用于各类视觉测量系统,其圆心定位精度决定了测量系统的测量精度。当相机主光轴与标志表面不平行时,圆被映射为椭圆,圆心位置计算产生偏差。光轴与标志表面夹角较大或标志较大等情况下会产生较大的偏心差进而严重影响系统测量精度。为此,提出一种基于三同心圆圆形标志的投影偏心差补偿算法。方法 算法基于三同心圆的圆形标志设计,根据3组椭圆拟合中心坐标解算偏心差模型进行计算补偿。结果 针对圆形标志偏心差问题,同心圆补偿算法取得良好效果,有效提升了圆形标志定位精度。仿真结果表明,在拍摄角度、拍摄距离、圆形标志大小不同的情况下,偏心差在像素量级,补偿后偏心差在10^-11像素量级。实物实验结果表明,若设计有直径分别为6 cm,12 cm,18 cm的三同心圆标志,经解算补偿结果较以往两同心圆算法精度提高一倍,偏心差值减小80%,测量误差在0.1 mm左右。结论 本文提出了一种新的偏心差补偿算法,利用三同心圆标志增加约束解算偏心差。与以往偏心差补偿算法相比,此方法精度更高,且无需预先平差解算相机与目标的距离、拍摄角等参数,仅需要知道标志圆形半径比例及椭圆中心坐标即可计算补偿,具有很高的实用性,可用于改善基于非编码标志点的深度像匹配、基于圆形标志点的全自动相机标定方法、视觉导航定位等应用中。     

一种适于弹载平台的PFA波前弯曲补偿方法

极坐标格式算法（Polar format algorithm,PFA）将球面波前近似为平面波前,由此引入的误差会造成SAR图像出现严重的边缘模糊和几何失真。之前的波前弯曲补偿方法都是基于雷达平飞假设,然而由于弹载SAR平台大俯冲、大斜视的机动特点,使得现有的滤波器设计方法无法直接应用于雷达平台俯冲等机动条件,波前弯曲误差补偿方法的应用范围因此受到很大限制。本文根据导弹飞行末端大斜视、大俯冲的机动特点,推导了雷达俯冲机动条件下波前弯曲空间频域相位误差的精确表达式,通过空变后滤波等处理实现了弹载SAR极坐标格式算法波前弯曲误差的精确补偿,有效地解决了弹载SAR俯冲机动条件下PFA图像的模糊和几何失真问题。该方法扩展了图像后处理补偿极坐标格式算法波前弯曲误差的应用范围,进一步完善了极坐标格式算法的波前弯曲补偿理论。最后通过仿真验证了公式和方法的正确性。     

凸松弛全局优化机器人手眼标定

针对机器人运动学正解及相机的外参数标定存在偏差时,基于非线性最优化的手眼标定算法无法确保目标函数收敛到全局极小值的问题,提出基于四元数理论的凸松弛全局最优化手眼标定算法。考虑到机械手末端相对运动旋转轴之间的夹角对标定方程求解精度的影响,首先利用随机抽样一致性（RANSAC）算法对标定数据中旋转轴之间的夹角进行预筛选,再利用四元数参数化旋转矩阵,建立多项式几何误差目标函数和约束,采用基于线性矩阵不等式（LMI）凸松弛全局优化算法求解全局最优手眼变换矩阵。实测结果表明,该算法可以求得全局最优解,手眼变换矩阵几何误差平均值不大于1.4 mm,标准差小于0.16 mm,结果稍优于四元数非线性最优化算法。     

数据校正在焦化碳一过程中的应用

化工生产过程中，开展测量数据的误差侦破与校正方法的研究具有十分重要的意义。针对焦化碳一过程中测量变量的稳态数据校正，采用残差检验方法进行数据协调和过失误差的识别、侦破，通过两层次变换进行数据分类，从而消除了已有算法中出现奇异矩阵的情况。校正后的变量满足物料和元素平衡要求，误差侦破的结果为仪表故障的排除等提供了参考依据；数据校正则提高了生产效率。     

惯性测量组合小角度静态标定方法研究

简要论述了为延长惯性测量组合的稳定期以及提高惯性测量组合的使用精度,在位置转台上对惯性测量组合影响精度大的不稳定参数进行自标定的技术,即利用角速度计去标定低精度陀螺的技术。从理论上讨论了利用加速度计的信息去标定陀螺不稳定参数的方法。提出了小角度标定方法,给出了小角度静态标定思路,从理论上对小角度射前静态标定方法存在的综合误差进行了定量分析,指出了小角度静态标定方法存在的主要问题,同时提出了相应的改进方法,使射前静态标定方法理论上可行。     

Landsat7图象系统级几何校正算法研究

Landsat7的双向扫描模式、姿态波动和增强型专题制图仪ETM (Enhanced Thematic Mapper )传感器本身的特点等必然导致遥感图象的几何畸变,同时复杂的成像几何模型也增加了几何校正的难度.为此,在研究了其成像几何模型,分析了影响畸变的因素后,给出了完整的系统级几何校正算法,包括视线产生和投影、姿态合成和重采样等,并对重采样中的间隙插值和延迟进行了深入分析,采用了简化方法.实验结果表明,校正后图象的定位精度、变形度和行间相关度达到了系统级几何校正的要求,验证了算法在保证速度的前提下,具有较高的正确性.     

一种简单的低成本航姿系统标定及修正方法

在对低成本航姿系统进行加速度计与磁力计的标定中,通常磁力计的信噪比更低,仅使用椭球拟合法标定传感器误差参数结果是不够精确的;为了提高标定结果的准确性,提出了一种在多位置条件下基于椭球拟合约束和点积法的误差参数标定及修正方法;首先,在静态多位置下获取15对低噪声的测量数据并进行椭球拟合标定,其次,用补偿后的磁力计数据分布特征构建椭球约束条件,通过点积法计算地磁矢量与水平面夹角,并以其均方差来量化修正效果,对磁力计中可观性差的轴间不正交误差参数和传感器间非对准误差参数进行修正,最终提升标定效果;仿真和实测的试验结果表明,在同等椭球拟合约束下,该方法相比于独立使用椭球拟合法和点积不变法,地磁矢量与水平面夹角的均方差下降了25%以上,且具有简单易用的特点。     

Analysis of Tsai calibration method using two- and three-dimensional calibration objects

Camera calibration is a fundamental process for both photogrammetric and computer vision. Since the arrival of the direct linear transformation method and its later revisions, new methods have been developed by several authors, such as: Tsai, Heikkilä and Zhang. Most of these have been based on the pinhole model, including distortion correction. Some of these methods, such as Tsai method, allow the use of two different techniques for determining calibration parameters: a non-coplanar calibration technique using three-dimensional (3D) calibration objects, and a coplanar technique that uses two-dimensional (2D) calibration objects. The calibration performed by observing a 3D calibration object has good accuracy, and produces very efficient results; however, the calibration object must be accurate enough and requires an elaborate configuration. In contrast, the use of 2D calibration objects yields less accurate results, is much more flexible, and does not require complex calibration objects that are costly to produce. This article compares these two different calibration procedures from the perspective of stereo measurement. Particular attention was focused on the accuracy of the calculated camera parameters, the reconstruction error in the computer image coordinates and in the world coordinate system and advanced image-processing techniques for subpixel detection during the comparison. The purpose of this work is to establish a basis and selection criteria for choosing one of these techniques for camera calibration, according to the accuracy required in each of the many applications using photogrammetric vision: robot calibration methods, trajectory generation algorithms, articulated measuring arm calibration, and photogrammetric systems.