光电经纬仪组网实时定位算法及性能分析

在研究多部光电经纬仪组网测量目标三维空间坐标算法的基础上,给出了一种利用正交矢量算法进行目标实时定位的方法,推导出定位精度公式,并验证其性能.运用蒙特卡洛实验方法对三种定位算法在三台光电经纬仪不同测量误差、不同站址坐标和目标不同轨迹条件下,进行定位精度仿真,得出其误差分布曲线,最后计算出三种定位算法在不同基站数目下的执行效率.仿真和计算结果表明,算法可以有效地提高光电经纬仪组网测量的定位精度,并且具有实时性强、精度整体稳定等优点,能够满足光电组网跟踪测量系统对运动目标高精实时定位的要求.     

基于空间几何的雷达-光电经纬仪交会测量研究

雷达-光电经纬仪联合定位方法是一种全新的现代靶场测量技术,在光电经纬仪附近部署雷达,雷达测距,光电经纬仪测角,通过将两者交会测量的数据融合,从而可以实现对目标的定位;将目前通用的数学定位模型进一步转换为空间几何定位模型,该模型能够更直观地描述目标在空中某一位置时各测量参数之间的关系,能够准确地体现出该时刻各设备的有效探测范围。结果表明,在距设备为5km的探测范围内对目标的定位精度较高;该方法同时提高了计算效率,为实现计算机虚拟仿真提供可靠的依据。     

基于遗传算法的多台光电经纬仪优化布站研究

利用部署于不同地点的多台光电经纬仪对飞行目标进行交会测量,可以确定被测目标的空间位置.为提高对被测目标的定位精度,提出了一种基于遗传算法的多台光电经纬仪优化布站方法.首先建立了光电经纬仪交会测量定位优化布站数学模型,然后针对该优化问题对遗传算法进行了设计,最后运用该算法对三台光电经纬仪布站几何进行了优化布站仿真计算,得到了三台光电经纬仪经布站优化后的站点坐标,且仿真结果表明该方法能够明显提高对被测目标的定位精度.     

车载光电经纬仪不落地测量的实时误差修正方法

车载光电经纬仪是广泛应用于军事和航天领域的高机动性光学精密测量仪器,为保证精度,在使用过程中往往需要与地基环连接,将经纬仪固定到指定的地基上;为充分发挥车载光电经纬仪机动灵活的特点,摆脱地域的限制,文章对车载光电经纬仪不落地测量的误差修正方法进行了系统的研究;借助一种基于双光栅干涉产生莫尔条纹测量扭转角的高精度光学测角方法,通过对某型号车载光电经纬仪在不接地基环情况下的测量实验与数据分析,建立起一套完善的实时误差修正方法,并通过恒星标定验证了该方法的正确性与有效性,并对修正前后的测量精度进行比较;实验结果表明,该方法将某型号车载光电经纬仪在不落地情况下的测量精度从原来的70 arc sec左右提高到10 arc sec以内,在保证精度的前提下,实现了车载光电经纬仪的不落地测量.     

基于查找表的车载经纬仪测角误差修正技术

车载平台的变形对光电经纬仪测角精度将产生一定的影响,使车载经纬仪难以达到高精度测量的目的;为了提高车载经纬仪静态测角精度,提出了基于查找表的静态测角误差事后补偿技术;首先,推导出车载经纬仪的静态测角误差修正模型。然后,利用安放在经纬仪垂直轴上的倾角传感器采集车载平台变形特征值;最后,构建映射函数,建立输入值和输出值之间的查找关系,即高精度的查找表;实验数据分析结果表明:该方法能有效补偿因为车载平台变形而带来的静态测角误差,使方位测角精度提高46″,高低测角精度提高20″;为实现车载经纬仪高精度测量提供了理论依据和技术支持。     

一种基于传感器的测量目标运动参数方法研究

光电经纬仪跟踪过程中,为高精度地跟踪目标,必须提高目标运动参数的测量精度.结合工程中遇到的实际问题,提出了采用单站、双站交会综合测量目标空间坐标的方法,利用三次样条插值方法拟合目标的运动轨迹,确定目标在各时间点的方位坐标和运动参数.经实验验证:在激光测距仪测距精度为0.2m、编码器测角精度为20″时,测速精度可以提高0.351 m/s.与传统方法相比,该方法具有数据利用率高、计算方法简单、实时性好等优点.     

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。     

光电经纬仪对心偏差引起的方位测角误差补偿方法

针对经纬仪测量过程存在的对心偏差问题,分析了经纬仪对心偏差对方位测角误差的影响规律,建立了相应的误差补偿模型。通过在经纬仪下方固连CCD摄像头检测对心偏差大小和方向,利用建立的误差补偿模型对对心偏差引起的方位测角误差进行补偿。并对补偿模型本身存在的误差进行了研究,表明其满足经纬仪高精度测角要求。相比传统的对心方法,在同等测角精度要求下,误差补偿的方法降低了测角时与目标的距离的限制,提高了经纬仪方位测角的自动化程度,缩短了操作时间。     

利用星体摄影(像)法评定光电经纬仪测角精度的研究

介绍一种光电经纬仪测角精度评定的星体标校方法.该方法具有投资小、评定精度高、可靠等优点,已成功地应用于我院光电经纬仪系统的精度评定中.     

基于目标爆炸运动特性的测角精度评价方法

针对光电经纬仪野外测角精度评价不准确的问题,提出了考虑目标爆炸特性的高精度评价方法.分析了药柱爆炸时在多个方向观测获得火光图像各异的特征,研究了药柱爆炸时的运动漂移特性,通过消除药柱爆炸运动变化对评价光电经纬仪测角精度的影响,建立了一种适用于野外采用药柱爆炸评价多台光电经纬仪测角精度的模型.该模型应用在实际任务中的结果表明:改进评价方法与常规评价方法的结果趋势一致,但改进评价方法精度明显高于常规评价方法,可以应用在工程实践中.     

光电导弹校靶方法研究

针对光电制导导弹高精度指向需求,通过研究导弹校靶方法以修正系统误差,提升光电导引头指向精度;提出解析法和几何法两种校靶方法,解析法是从数学推导的角度出发,利用坐标等效变换列写方程组,通过求解多元方程组获得校靶修正角度;几何法是从距离逼近的角度出发,通过多点测量实际指向误差,利用最小二乘、几何旋转变换等方法得到校靶修正角度;最后利用数字仿真分别模拟了两种校靶算法,并进行了对比分析,验证了两种算法的有效性.     

基于MLE的靶场光电经纬仪高精度定位方法研究

为解决靶场光电经纬仪现用交会定位解算模型作用范围小、与目标实际位置偏差大等问题,提高目标航迹解算精度和模型的适应范围,根据目标跟踪距离和测角误差分量关系,建立了经纬仪空间测量误差模型,优化了异面交会定位加权系数。基于最大似然估计（Maximum Likelihood Estimate,MLE）理论,提出了一种新的更高精度的定位方法,并推导了精度估算公式。详细分析了交会角度、跟踪距离和测角精度对定位误差的影响。试验证明,该方法较现用定位方法适用测量区域增加一倍以上,定位精度提高20%,更适合多测站、不等精度、远距离跟踪等工程场景,具有推广价值。     

备份航姿系统的磁传感器在线校准方法

磁航向角是备份航姿系统的重要输出参数,为提高测量性能,需对磁传感器进行误差标定。对于机载应用的磁传感器,地面标定方法需要耗费大量的时间且操作不便,在地表标定结果的适用性随距离标定的时间和使用空间位置的变化而降低。基于备份航姿系统的实际工作特点,提出一种在备份状态下利用飞机主惯导的姿态角信息对磁传感器误差进行在线校准的方案,设计了误差校准数据存储的数据结构,提出了校准数据对航向空间覆盖的充分性评价策略,最后利用无磁转台模拟环境,验证了某备份航姿系统的磁传感器在线校准方案的可行性和有效性。     

双经纬仪三维坐标测量系统设计

在大尺寸坐标测量领域,双经纬仪坐标测量系统因其测量精度高、移站方便、非接触式测量等优点应用广泛。针对工业现场大尺寸精密测量的需求,本文基于双经纬仪前方交会测量原理,分析了两种不同的经纬仪系统标定方法,利用面向对象的VC技术设计实现了经纬仪系统的标定、通讯、测量、基本几何元素拟合等功能,并完成了系统人机交互界面的设计和基于ADO访问技术的数据管理。实验结果表明:该坐标测量系统测量精度高,操作高效实用,可广泛应用于工业现场大尺寸坐标测量中。     

基于机器视觉的钢轨轮廓测量方法研究

钢轨轮廓检测是轨道几何参数检测的重点和难点。采用二维平面靶标对激光摄像传感器进行标定,建立世界坐标系和图像坐标系的标定模型。通过棋盘格进行实验标定,获取300组数据,采用非线性最小二乘法来标定模型参数。结果表明:采用非线性最小二乘法能够将棋盘格水平和垂直的测量误差控制在0.3 mm左右,该方法能够很好地运用到钢轨轮廓测量中。     

大尺寸复杂形状组合测量系统的全局标定与多视数据融合

为解决大尺寸复杂形状全局测量与局部精度控制的矛盾,提出以大空间测量设备为全局控制手段,集成终端近距离测量设备的组合测量、全局标定与数据融合方法.在多站位下观测测量控制网以获取冗余观测数据,利用测量平差优化技术完成控制网的高精度标定.建立全局测量坐标系与测量控制网的物理关联,实现测量空间基准定义的唯一性.布设扫描仪观测目标并建立基准坐标系,为扫描仪位姿空间定位提供观测目标.建立扫描仪坐标映射模型,基于平差优化技术完成模型的高精度标定.测量过程中通过移动扫描仪获取多视角精密测量数据,利用激光跟踪仪完成局部视角位姿的动态跟踪,结合控制网的坐标观测实现局部视角测量数据的全局标定与数据融合.实验结果表明,所提出的组合测量与标定方法有效地拓展了测量空间并控制了全局测量误差,同时避免了额外标定设备与标定操作的介入对测量工作的干扰.     

基于误差分离法的刀口直角尺高准确度测量

刀口直角尺用于校准平面坐标类光学仪器的坐标轴垂直度,是最常用的几何量计量器具之一,但是由于缺乏相应校准规范,影响了刀口直角尺的量值准确统一。应用封闭原则,对校准用仪器误差进行分离处理,实现刀口直角尺的高准确度测量。该方法测量流程合理,测量点明确,计算公式简单,通过测量不确定度评定和实验验证,证明了该方法的正确性和可行性。解决了刀口直角尺的量值溯源问题,为影像式几何仪器的校准提供了一种精确的方法。     

基于无人机航拍图像的关键目标点间距测量研究

为了解决以往测距方法受到噪声影响而导致测量结果精准度低的问题,提出了基于无人机航拍图像的关键目标点间距测量研究。依据无人机航拍图像上下行链路测距原理,设计测量方案实现流程。利用三轴机光电经纬仪获取关键目标点方位角和高低角,采用灰度信息匹配方法匹配图像,标记参考点。根据参考点生成特征描述子,通过局部自相关函数曲率对多维特征描述子进行分类,并对像素点进行检测,以此提取特征点,通过无人机上下行链路获取的图像信息进行间距测量计算。经过图像坐标变换、重采样、图像增强、图像平滑步骤完成误差修正,实现去燥目的。在地空链路有线测试平台上进行数值分析,由结果可知,基于无人机航拍图像测距结果更为精准,有效提高了在复杂地理环境下方法测量精度。