照相站空间基准标定方法及测量误差分析

根据相机内外参数标定方法的结论与性质,通过对阴影成像系统成像原理的分析,利用泰勒级数对图像坐标拾取偏差引起的空间坐标测量误差进行研究,获得了阴影成像系统空间坐标测量误差的数学模型。假定图像坐标拾取误差满足独立同分布,得到测量误差一次矩和二次矩的数学表达式,并进一步分析相机位于标定面同侧且与标定面等距时测量误差的概率特性。符号分析及数值验证结果表明：阴影成像系统坐标测量误差的各个分量非独立;图像识别误差以因子的形式影响测量误差;文中标定方法测量误差的均值与物点到标定面的距离相关且呈线性变化,而测量误差的自协方差则在空间呈非线性分布;物点靠近相机有利于减小测量误差的均值和协方差。     

弹道靶道空间坐标测量误差的初步估计

根据弹靶道自由飞行试验测定弹丸质心坐标的原理及方法，分析了产生测量误差的各影响因素，并根据静态试验及动态试验结果的统计数据，对质心坐标及姿态角的综合误差进行了估算。     

弹道靶道数据判读与处理方法研究

针对我国常规兵器弹道靶道的双重田字形基准系统 ,结合试验操作实际 ,导出了相机和火花光源均不在双重田字网格中心轴线上的一般条件下 ,相机物空间任意一点与相机底片上像点坐标之间的换算关系 ,并建立了相应的图像判读与数据处理方法。静态照像试验证明 ,方法正确可靠 ,测量精度更高 ,应用于靶道试验可以简化标定操作 ,使试验效率大大提高。     

无迹Kalman滤波器及其目标跟踪应用

无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在原先状态分布中按某规则取点,并使点的均值和协方差等于原状态分布的均值和协方差.将这些点代入非线性函数中,得到相应的非线性函数值点集,并通过点集求取变换后的均值和协方差.其应用步骤包括计算及传递取样点、利用预测取样点和权值计算预测均值和协方差、预测测量值和协方差,最后计算UKF增益,更新状态向量和方差.仿真表明该方法比EKF方法可用性更强.     

TDI-CCD光靶弹着点坐标测量误差分析

TDI-CCD光靶测量精度是衡量其性能的一个重要指标,为分析光靶坐标的测量误差,将靶心及靶面边缘的若干个点作为误差计算的特征点,对光靶的结构参数进行了优化设计.通过计算和仿真,得到了光靶测试范围内各点坐标综合误差分布.在搭建CCD光靶实验系统的基础上,用模拟弹丸验证了靶面坐标的测量误差.结果表明,CCD靶面弹丸落点坐标近似等于木靶靶面的落点坐标,实验结果与计算吻合较好.     

CCD立靶靶面不重叠误差分析

应用CCD立靶时操作不慎造成的靶面不重叠降低了测量精度,有必要对靶面不重叠误差进行分析。通过研究坐标求解模型,将靶面不重叠对结构模型的影响转化为弹丸在CCD像面上成像位置的偏差,推导了三种靶面不重叠情况下成像位置的计算公式。对8m×8m靶面内的误差分布进行了仿真。结果表明:由平行和水平夹角不重叠造成的最大测量误差小于1mm;由垂直夹角不重叠造成的最大测量误差超过6.8mm,对测量精度影响较大。     

数字式靶道阴影照相系统

介绍了一种基于脉冲激光光源和高分辨率CCD摄像技术的数字式靶道阴影照相系统,论述了该系统的组成和工作原理.给出了根据图像数据处理弹丸俯仰角和偏航角及质心坐标的方法,实现了二次短脉冲闪光的数字式靶道阴影照相系统,经过靶道射击试验取得了弹丸姿态和速度信息.实验结果表明,本数字化系统可以有效替代传统的火花胶片式靶道阴影照相系统.     

基于全球定位系统的相机标定方法研究

采用标定模板进行相机标定是目前广泛应用的方法。由于标定模板的限制,该方法在大视场、远距离工作时不能覆盖所需画面的全部,不能实现对相机的准确标定。结合全球定位系统实时动态（GPS RTK）定位工作模式的高精度全方位坐标信息获取技术,提出一种基于GPS的相机标定方法。该方法基于GPS RTK工作模式获取GPS质心在WGS-84坐标系中的坐标信息,通过坐标转换得到世界坐标系中的坐标位置;用被标相机拍摄GPS在不同位置的图像,采用Harris角点检测算法获得GPS质心的图像坐标,根据成像模型及相机投影矩阵,实现相机标定。实验证明,该方法可有效获取全方位的空间坐标信息,与传统相机标定方法相比,图像像素标定均方误差仅为0.125 36,是一种行之有效可取代标定模板的相机标定方法。     

有脱靶弹时多管火炮立靶密集度估计

分析了大中心距、多管自动火炮立靶密集度试验有少量脱靶弹存在时,不剔除脱靶弹数据的立靶密集度试验数据处理方法.在有脱靶弹时单管火炮立靶密集度估计理论的基础上,通过引入方位系数和径向综合系数,推导出大中心距、多管自动火炮综合散布方差与各管散布方差的关系以及相关计算公式,得出了大中心距、多管自动火炮在不剔除少量脱靶弹数据情况下的立靶密集度计算及其误差估计公式.实例计算表明该方法计算精度较高,能够解决大中心距、多管自动火炮研究和交验试验中有脱靶弹存在情况下的密集度估计问题.     

基于转换坐标卡尔曼滤波算法的目标跟踪

在三维空间中推导转换坐标卡尔曼滤波算法.先设一传感器位于坐标原点,导出目标测量方程及三维传感器测量误差方差.再假设目标相对于传感器的斜距、俯仰角及方位角在一定位置,根据公式求得三者关系,然后将传感器对目标的测量值转换到直角坐标系,得到传感器的斜距误差俯仰角误差和方位角误差均相互独立,均值为零.最后经转换,得到测量和真实值间的误差.仿真表明,该算法收敛迅速,精度较高,具有良好的跟踪性能.     

论高炮制导化需要研究的若干课题

高炮制导化作为一种火炮发展方向已受到人们关注。随着大规模集成电路、MEMS和纳米等技术的发展，小口径与大发射过载已经不再是高炮制导化不可逾越的技术鸿沟。与防空导弹比较，制导化高炮具有成本低廉、维护简单、工作可靠和易规模化生产等优点，大口径制导化高炮还具有突破导弹原理局限、攻击超高空快速目标的能力。高炮弹道误差修正控制系统包括目标跟踪设备、弹道误差测量设备、弹丸基准标定设备、弹道误差修正控制设备、弹载弹道误差修正执行机构和近炸引信等设备。高炮制导化研究涉及探测、误差测量、基准标定、误差修正控制和误差修正执行等15个专业领域的预研课题。     

机载火控计算机中子母弹弹道系数输入值的优化

文中首先建立了一定坐标系下的航空子母弹的运动微分方程组，并将它作为航空子母弹弹道系数值优化的数学模型，然后分别计算弹道系数为准确值和近似值时的航空子母弹的射程，把相应的射程分别作为准确值和近似值，并计算射程的误差大小，最后根据射程误差确定输入机载计算机的弹道系数的优化值。     

基于改进无迹卡尔曼滤波的弹道射程修正算法研究

以全球定位系统（GPS）作为弹载测量系统的弹道射程修正弹,存在GPS动态数据易受测量噪声与系统噪声污染或在高过载环境中发生定位丢失、数据异常等问题。为了降低弹道数据测量误差,并减小对射程修正时刻预测的误差,提出了基于牛顿插值法的改进无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,以重新估计具有粗大误差的测量数据,从而降低异常测量值和定位失锁情况对滤波效果的影响,提高UKF算法对测量数据误差的敏感程度。仿真与试验结果表明：改进的UKF算法作为预处理过程融合至射程修正算法中,当系统离散化步长与GPS数据更新周期相等时,可最大化地预处理算法效果;改进后的修正算法可有效地降低GPS数据造成的修正误差;预处理算法中数据样本容量的选择与修正时刻以及GPS更新周期相关,不受算法效果约束。     

无人地面平台多传感器的联合外标定方法

针对现有的传感器标定方法的不足,提出一种采用3D标定物的无人地面平台多传感器联合外标定方法。在参考和借鉴国内外学者的智能移动机器人传感器标定研究成果的基础上,建立了无人地面平台和多传感器坐标系;并从3D标定物、多层激光测距仪的外标定、多层激光测距仪和CCD摄像机的联合外标定、坐标系之间的齐次变换和L-M非线性最优算法等几个方面论述多传感器的外标定方法和步骤;对标定结果进行了验证和误差分析。现该方法已经成功应用于中型无人地面平台项目。应用结果表明:该方法能修正各传感器的安装位姿误差,保证标定后的各传感器的测量精度和目标(障碍物)在平台坐标系的一致性。     

弹道导弹加表逐次通电误差分析和修正

加速度计误差在很大程度上决定了导弹的落点误差,对加速度计标定系数进行误差分离和补偿可以有效提高导航精度.在分析加速度计误差传播模型基础上,利用导弹特殊时刻的相关信息,对加速度计K0x和K1x项误差进行分离和补偿.仿真计算表明,这是一种很有效的修正方法,可以有效提高导弹的落点精度.     

影响末段脉冲修正弹命中精度的综合因素分析

对末段弹道脉冲修正弹在倾斜弹道、弹道风、探测器角度测量误差、发动机推力误差、角速度偏差、发动机点火时机偏差等影响因素影响下的命中误差进行了理论分析，推导了末段弹道脉冲修正弹在上述因素影响下落点偏差的计算公式，并给出了分析结果。     

舰炮发射弹道修正弹测量弹道坐标转换精度研究

舰炮发射弹道修正弹后舰艇将继续航行,测量弹道的舰面雷达随之运动和摇摆,需要将 雷达测量的相对弹道坐标转换到以发射时炮口为原点的弹道坐标系中。相对弹道坐标、舰艇摇摆 角、航速、航向角等测量误差和舰艇升沉均会对转换后的弹道坐标精度产生影响,为量化诸误差对 弹道坐标的影响,建立了诸误差对弹道坐标精度影响的数学模型,并进行了仿真计算,得到了相对 弹道坐标、摇摆角、航速、航向角等测量误差和升沉对转换后弹道坐标精度的影响情况。