基于模糊聚类的光电经纬仪多子弹弹道测量

本文对密集多子弹在空间坐标系中的左右相机弹点分布识别提出了一种新的方法。在各帧拍摄所得多子弹成像点中,提取子弹的形心坐标,根据子弹运动特点建立状态方程和测量方程,利用Kalman算法进行滤波。利用模糊c-均值聚类算法确定测量与弹丸轨迹的关联程度,从而实现弹道识别。仿真实验结果说明,该方法能有效地进行多子弹的弹道识别跟踪,并且算法简单、计算量小、易于工程实现。     

电视经纬仪复杂多目标交会测量点匹配算法

针对复杂多目标交会测量时所存在的多目标类型、伪点、遮挡和粘连等问题,提出了一种新型的点匹配算法:对于“离散单落点”和“弹道”类型目标,以同一目标点的帧时间差作为匹配条件;对于“同时多落点”和“遮挡目标”,基于空间距离最近的两条视线可以正确匹配出一个空间点目标的原理,有效的解决了“伪点交会”和“遮挡交会”问题;对于严重粘连的目标,用弹道拟合外推得到的多个落点所构成的多面体的形心作为落点坐标的修正值。实测结果证明:该电视经纬仪复杂多目标交会测量点匹配算法具有高效、稳定、适用等优点,其复杂多目标点匹配效率保持在90%以上。     

卡尔曼滤波在落点偏差预测算法中的应用

弹道测量误差对摄动落点偏差预测算法的精度有较大影响,该文建立卡尔曼弹道滤波模型对弹道测量数据进行滤波处理,以消除弹道测量随机误差,提高摄动落点偏差预测算法的精度。仿真结果表明,采用卡尔曼滤波可以大幅提高落点偏差预测算法的精度。     

水下弹道声外测与惯性组合内测的比对试验

深弹下潜攻击弹道的测试可以采用声外测和惯性测量组合内测的方法，可根据不同的使用环境和需求进行选择，而水下声外测的动态测试精度一般难以验证。提出采用坐标转换和对时同步，将声外测得到的弹道轨迹和惯组内测得到的弹道轨迹统一到同一大地坐标系，选取相同的时间点，对测量结果进行比对，完成声外测对深弹水下运动轨迹跟踪定位精度的验证。简要介绍了试验方案和数据处理方法，给出了比对实例，比较了两种弹道测试方法给出的水下运动目标位移、速度及下滑角度，结果表明，所提出的比对方法是可行和有效的。     

弹道相机光学系统设计

弹道相机主要用于测量飞行体的弹道轨迹,也用于校验其它光学电子学靶场测量设备。它属于高精度光学摄影测量设备。其工作基本原理是将被摄运动目标的一系列点象和天空基准恒星象点同时记录于大尺寸的感光底板上,用座标量测仪测量底版上的星象和计算机处理所得到弹道数据。本文讨论此种摄影测量的镜的光学参数选择、设计要求、光学镜头的结构型式和光学设计要点以及各种型式可能做到的水平。     

基于空间拓扑关系的目标自动跟踪与位姿测量技术

针对试飞光电测试中目标运动轨迹姿态自动化测量的问题,提出一种基于空间拓扑关系的目标自动识别跟踪与位姿参数同步测量技术。首先通过对被测目标表面的圆形标志点密集布设、目标运动过程的图像高速采集、圆形标志点不同视角下的自动精确提取,实现目标的自动检测;之后基于多点空间拓扑关系进行同名像对的匹配,并结合双摄像机的标定参数进行前方交会测量,实现目标表面标志点的三维重建;再采用基于多点空间拓扑约束、点距判定以及坐标旋转平移变换算法的点云块配准方法,实现目标自动跟踪与运动过程的轨迹姿态参数测量。试验证明:该方法切实可行,可获得亚毫米级的定位精度和优于0.11°的定姿精度,且能够全自动处理,从而大大提升试飞测试中影像测量的数据处理效率,同时可为飞行影像数据自动化、实时化处理提供一种有效技术手段。     

密集杂波环境下的轨迹起始

光电测量系统在检测过程中,可以得到观测对象的多种特征信息。根据测量对象在空间的运动规律和特征变化规律,对具有不同特性的目标可以动态的改变轨迹起始的响应时间,对测量对象分别进行位置和特征的关联,并将关联后的结果按照一定的规则进行分叉和剪枝。实验结果表明,这种方法克服了传统的滑窗法在密集杂波环境下容易丢失跟踪目标和关联错误的弱点,减小了噪声带来的虚警率和漏警率,适合于密集杂波环境下稀疏目标的轨迹起始,有利于工程应用。     

直射弹药弹道监视系统设计

为了检测直射武器弹药在动态试验中存在的质量问题及安全性问题,进行了弹道监视系统的研究和设计,所研究的直射弹药弹道监视系统集光学探测、信息采集及信号处理技术于一体,对弹药发射和弹道飞行过程进行实时监测,保证了射击试验的安全性.该系统可以记录弹药发射过程的信息和弹道飞行轨迹图像,显示动态试验中弹药质量问题发生的时间、位置和性质,为弹药射击试验过程中的安全性问题和质量问题提供一种监测方法.     

蒙特卡罗法分析GPS误差对火箭弹落点预测精度的影响

针对火箭弹在落点预测过程中GPS随机误差影响预测精度的情况,从理论和仿真实验上对该影响进行分析。该文将GPS误差作为典型的随机过程,结合火箭弹动力学模型建立数学模型,并利用经典的统计试验法-蒙特卡罗分两种情况进行弹道仿真实验,预测弹丸落点。仿真结果表明:在存在GPS误差的情况下弹道修正的精度大幅降低,因此GPS误差是影响落点预测精度的重要因素。     

光电经纬仪子母弹多子弹轨迹交会法

本文根据两站交会的空间特性,在改进跟踪流程的前提下,设计了一种解决多子弹匹配交会的新方法。该方法利用多帧轨迹交会,判断空间中的真实轨迹。避免了基于单帧匹配的传统方法造成的高匹配误差,从而提高了整个跟踪算法的精度。通过试验证明,该光电经纬仪子母弹多子弹轨迹交会法具有精确、稳定等优点。     

一种新型非接触位姿检测系统研究

提出一种基于位置敏感探测器(简称PSD)多光束同步检测技术的位姿检测新方法,采用两个二维PSD从不同角度同时测量出目标物体上多个特征点的二维坐标,然后通过坐标变换计算得到各点的三维空间坐标;根据位姿变化前后的各点空间坐标,采用比较简单的算法计算出目标物体的位姿参数.通过算例验证该方法是可行的;由初步的实验获得目标物体的位姿参数,最大平移误差为1.0574mm,最大旋转误差为0.2851rad,需要通过多种途径进一步提高系统的检测精度.     

基于时空坐标图像的运动点目标检测方法

针对复杂背景下运动点目标检测方法存在的局限性,提出从时间空间角度检测运动目标的方法.在时间空间域里,背景的复杂纹理表现为无限长直线,运动目标则表现为有限长线段.针对该特点,运用逐点灰度均值将背景与运动点目标分离,并根据投影关系将目标投影到二维空间,获得直观的目标运动轨迹.试验结果表明,该方法能较好地从复杂背景中分离出速度不大于1像素/帧的点目标,且可同时进行多目标的检测,抗噪声能力强.     

基于多机器人自组织协作的多目标跟踪

提出了一种基于局部区域内的机器人和目标密度的多机器人分布式控制算法。运用这种算法,多机器人在跟踪多目标过程中,每个机器人能在每次调整速度和方向之前,根据最新的通讯信息和感知信息,计算通讯范围内相邻机器人和感知范围内移动目标的数量及位置坐标,然后按照所受人工势场(APF)力的合力决定下一次移动的新位置坐标,这个合力乘以一个基于机器人和目标密度的可变加权系数,以适应不同状态,然后按照动力学和运动学方程计算速度及方向。通过仿真实验对该算法进行了验证,实验结果表明,多机器人可以根据多目标的移动进行自主协作跟踪观测,算法的性能优于无可变加权系数的APF法和静态感知节点(SN)法。此方法对于实时监测和目标跟踪具有实际应用意义。     

汽车防撞雷达多目标识别测量算法研究

针对目前汽车防撞系统中常用的调频连续波测距雷达对多目标识别的不足,基于频移键控雷达的联合作用,提出一种新型的测量方法,该算法采用一种类梯形调频波形,利用调制频率的周期性变化特征分别对单目标和多目标实现有效检测,使雷达不仅可测量单目标在不同运动状态下的距离和速度,同时也可识别多目标,并对其完成测距与测速。利用Matlab对所提出的算法进行了仿真与验证,表明该算法不仅能准确捕捉所探测目标,并且在测量中有着较高的精度,适用于毫米波汽车防撞雷达在行驶中的目标测量。     

白车身视觉检测系统中多类型传感器全局校准技术

针对白车身视觉检测系统中传感器数量多、种类各异、分布空间大、位置关系复杂等问题,提出了一种适用于工业现场的多视觉传感器全局校准技术。基于坐标系间接统一法,设计多个精密立体靶标作为坐标系转换中介,利用激光跟踪仪获取现场校准数据,在单位四元数数学模型的基础上,求解两坐标系间最优转换矩阵,将固定式传感器和柔性传感器的测量坐标系统一到全局坐标系。该方法已在某企业在线测量项目中成功应用,现场只需完成传感器坐标系与全局坐标系转换关系标定,降低了复杂现场环境对多传感器全局校准的限制,简化了校准过程,提高了环境适应性,校准后检测系统各向测量精度均优于±0.2 mm,满足白车身在线测量精度要求。     

基于机器视觉的丝网印刷样板尺寸测量方法

丝网印刷样板种类和样式多,每片样板上待测目标也较多,不宜采用一致的梯度阈值参数定位边缘实施测量;此外,传统视觉检测采用定位矩形框建立测量坐标系的方式会引入测量误差,因此,提出一种基于机器视觉的丝网印刷样板的尺寸测量方法。采用一种由粗到细的测量策略,借助每一类待测目标的模板进行信息统计,针对性地设置阈值参数,改善测量精度。在测量阶段,利用基于图像金字塔和归一化互相关函数相结合的分层匹配算法实现多个待测目标的粗糙定位,再使用由模板信息统计获取的阈值参数进行边缘精细定位,建立局部坐标系,完成测量。实验结果表明:在同等实验条件下,此方法能够有效提高测量精度,算法改进后测量结果的平均相对误差由原来的4.02%降到1.47%,并且无需用户介入调整测量参数,适用于不同种类丝网印刷样板的灵活测量。     

一种双目立体视觉系统的校准方法

基于双目立体视觉系统的图像分析以及人工神经网络的三维空间建模算法,设计了一种针对双目立体视觉相机的校准方法,并可应用于运动目标点的轨迹追踪。将均匀分布目标点的校准平面放置在有效视野内的不同位置,通过双目立体视觉系统来捕获处于不同位置的校准平面图像。在图像处理之后,使用校准点中心的二维坐标作为人工神经网络训练的输入样本集,通过建立人工神经网络模型结构,实现目标点二维平面坐标到三维空间坐标的映射关系。采用这种具有通用性的方法,可以有效修正系统中存在的失真因子,获得目标三维位置信息,而无需进行复杂的相机校准操作。实验表明,提出的方案具有良好的可行性和鲁棒性。     

多站点近景摄影测量系统研究

本文介绍了一种多站点近景摄影测量系统,即通过使用近景摄影测量技术,在多个站点观测目标,可提高测量精度．该系统构建了一种简易控制场,采用基于共线方程式的解析处理方法,通过空间后方交会算法对系统进行标定,并通过多片空间前方交会算法解算目标的空间坐标．试验结果表明,在长宽高各3m的范围内,该系统的多个目标距离测量的平均中误差为0．07mm．     

尖头弹侵彻延性金属靶板弹道极限的解析模型

现有的尖头弹侵彻金属靶板的弹道极限计算模型往往需要大量的试验数据和靶板材料的动态性能参数,且没有考虑侵彻速度对侵彻效果的影响,这给工程应用带来了很大的不便和误差。基于这一问题,考虑速度效应和靶板材料参数对侵彻的影响,结合流体动力学原理与动态空穴膨胀理论,分别提出了双模式和单模式侵彻模型。双模式侵彻模型的侵彻过程可分为两个阶段：流体动力变形阶段和塑性变形阶段,当侵彻速度小于靶材产生流体动力变形的临界速度时,侵彻进入塑性变形阶段,根据功能原理,建立了计算弹道极限的解析模型;单模式侵彻模型仅考虑塑性变形阶段。解析模型计算的弹道极限与弹道试验结果吻合的较好,且模型中不涉及弹道试验数据和靶板材料的动态性能参数,易于迅速求解,便于工程应用,可用于对延性金属靶板抗尖头弹侵彻能力的评估。     

Modeling prestressed ceramic and its effect on ballistic performance

This article presents computed results for the responses of ceramic targets, with and without prestress, subjected to projectile impact. Also presented is a computational technique to include prestress. Thin and thick ceramic target configurations are used to understand the effect prestressing has on ballistic performance. For both targets two prestress levels (small and large), and two prestress states (radial and hydrostatic) are investigated. The small prestress is similar in magnitude to values obtained experimentally and the large prestress is approximately the maximum prestress the confinement can produce (determined computationally). The targets are subjected to projectile impact and the resulting ballistic responses are evaluated. In all cases prestressing the ceramic enhanced the ballistic performance, although the effect of the different prestress conditions on the ballistic response was not always obvious.