靶道空间三点法标定与误差分析

为了避免现有激光准直标定系统在激光光斑对准过程中的困难,简化标定系统组成,提高标定效率和标定精度,增强标定系统的场地适应性。利用空间内任意不共线的三点分别在标定坐标系和靶道坐标系下的坐标构造过渡坐标系,得到标定坐标系到靶道坐标系的转换关系。研究标定坐标系下标定点的位置偏差以及靶道坐标系下对应点的测量误差对最终待测点测量误差自协方差的影响,通过雅克比矩阵得到相应的误差模型,导出坐标测量误差均值和方差的表达式。依据向量范数和矩阵范数之间的关系以及Cauchy-Schwarz不等式研究测量误差均值与方差的增益系数的理论上限。通过实弹击发实验,考察三点标定方法的实践效果。研究结果表明：最终测量误差均值向量的模长等于被测点在标定坐标系下均值向量的模长;确定标定坐标系到靶道坐标系转换关系的任意不共线三点之间距离及其包围的面积越大,则测量误差的自协方差增益系数越小;将过渡坐标系原点靠近预计弹道线有利于减小测量误差的自协方差增益系数;取决于测量方法及其误差形式,随着标定坐标系原点远离靶道坐标系原点,与靶道坐标系中三点坐标测量误差相关的被测点测量误差自协方差增益有所不同;基于三点标定方法,使用常见的通用仪器、设备就可以完成标定过程,且经过三点法标定的靶道测量数据质量较高。     

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。     

一种基于光束平差法的相机标定方法

为解决多目视觉测量系统中,相机标定精度要求高、标定视场范围广等问题,提出一种基于光束平差法 的相机标定方法。利用立体视觉原理重构各个编码点的空间坐标,通过相机成像模型将编码点投影到图像中,并利 用Levenberg-Marquardt 方法最小化编码点的投影点与图像中对应像点之间的投影误差,获得最优的相机参数。实验 结果表明：该方法的最大标定误差为0.052 9 像素,相机标定精度高、应用场景灵活,满足工业应用需求。     

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.     

基于工业机器人系统的杏果分拣产线

为解决杏果分拣过程中因果实体积小而拾取难度大的问题,提出一种基于工业机器人的分拣系统.根据单目视觉的固定视觉系统工作原理,建立视觉采集平台,结合相机的内部和外部参数变换公式,通过标定算法优化,分别对相机安装误差和相机成像畸变进行修正,在原有步进电机的基础上加入专家PID控制系统,并通过机器人轨迹规划实验进行验证.验证结果表明:该系统杏果拾取率达到99.1％,满足产线需要.     

激光照射性能测量中异源相机的标定方法

激光照射性能测量相机包括可见光相机和近红外相机,可完成激光照射器照射精度立靶成像测量。可见光相机用来拍摄运动靶板,近红外相机用来拍摄照射激光。为解决在测量过程中卡塞格林光学系统使图像产生畸变和两个相机光轴不严格一致问题,在远距离测量中忽略透视误差的影响,对张正友相机标定方法进行改进,使相机内参数中扭曲因子为0,实现相机标定;根据可见光相机和近红外相机成像面的空间透视关系,实现双相机轴线一致性标定。实验结果表明：可见光相机标定的重投影误差为0.08像素,近红外相机标定的重投影误差为0.19像素,相机配准轴线一致性精度为0.37 μrad,满足激光照射器照射精度外场测试中的需求。     

激光平行检测阵列弹幕测试系统安装误差分析及修正

针对线激光平行检测阵列测试弹幕武器密集度时的结构误差问题,研究了不同安装误差情况对测量误差的影响,给出了误差传递关系式。定量分析了安装误差引起的测量误差分布情况,并分析了靶面面积为10 m×10 m,靶框安装距离误差5 cm,向右倾斜2°,向后倾斜2°时,3种典型误差同时存在情况下的测量误差分布情况。结果表明：x坐标最大误差为-10.87 cm,y坐标最大误差为2.13 cm,且x坐标为负误差,y坐标为正误差。结合测量误差分布情况,进行了存在安装误差情况下的坐标测量实验,根据实验数据进行了误差修正。     

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。     

激光原向反射式单CCD立靶系统参数标定

针对目前最新提出的激光原向反射式单CCD立靶测试系统中要求快速准确地对系统外部参数进行现场标定的问题,在对系统进行建模分析的基础上,提出了一种采用3个已知坐标的特征点,对所需标定的参数进行计算的方法。通过采集靶纸上3个已知坐标特征点的图像,分别计算3个点所对应实像和虚像的成像位置,结合已知坐标,即可标定出系统计算坐标所需的6个参数值。对于直径为7.62mm的弹丸,使用该方法进行外部参数标定,弹丸着靶坐标测试精度可达5mm以内。结果表明:该标定方法可快速且精确地对系统的各项外部参数进行现场标定,极大地提高了测试精度及测试效率。     

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。     

基于视频的摄像头实时标定算法

针对人为选取标定图像具有较大的不确定性问题,提出一种基于视频的摄像头实时标定算法。介绍摄像机模型,通过初始图像生成模块采集初始标定图像集合,根据误差分析模块的输出进行标定图像更新,结合精度分析模块判定算法是否结束,并进行实验验证。实验结果表明：该方法能够大幅减少标定图像集合的误差均值及方差,有效地得到标定图像集合,提高摄像头参数的精确度。     

鱼雷辐射磁矩测量误差研究

基于鱼雷辐射电磁场测量方法，建立了磁矩测量误差的数学模型，并在此基础上利用MATLAB计算了各相关因素对测量误差的影响，提出了测量传感器尺寸和测量距离的选择原则，分析了磁矩测量误差与测量距离、传感器长度以及传感器直径的关系，得到了一定测量条件下测量误差相对于各因素的变化曲线，从而有助于选用合适的测量传感器尺寸和确定适当的测量位置，可以有效地减小磁矩测量的误差，旨在为鱼雷电磁场系统参数测量设备的设计提供参考。     

基于动态和静态环境对象观测一致性约束的移动机器人多传感器标定优化方法

为了解决机器人未知环境导航过程中的多源、异构传感器空间一致性观测问题,提出了基于动态和静态环境对象观测一致性约束的摄像机与激光测距传感器联合标定优化方法。利用协方差交集方法实现运动目标图像平面方向状态融合,同时采用卡尔曼滤波和概率数据关联滤波实现一对一和一对多信息源的静态角点特征图像平面方向状态融合;在此基础上,利用动态和静态物体融合前与融合后状态误差构造优化目标函数,并利用非线性优化方法实现标定参数优化。实验结果表明,该设计方法能够提高多传感器环境观测的一致性水平,验证了该方法的有效性。     

基于盲源信号分离的加工误差分离方法研究

针对当前加工误差分离方法无法分离相近尺度系统误差的缺点,提出了一种基于独立成分分析的加工误差分离方法。建立了各误差源所导致的系统误差和总的系统误差之间的传递模型;根据盲源信号分离相关理论,建立了基于负熵固定点算法的加工误差分离模型,实现了相近尺度的系统加工误差分离,并利用主成分分析法给出了误差源数量确定的方法。以某陀螺仪的某加工面加工误差分离为例对所提出的方法进行了验证,结果表明所提出的误差分离方法可有效实现相近尺度的加工误差分离。针对当前加工误差分离方法无法分离相近尺度系统误差的缺点,提出了一种基于独立成分分析的加工误差分离方法。建立了各误差源所导致的系统误差和总的系统误差之间的传递模型;根据盲源信号分离相关理论,建立了基于负熵固定点算法的加工误差分离模型,实现了相近尺度的系统加工误差分离,并利用主成分分析法给出了误差源数量确定的方法。以某陀螺仪的某加工面加工误差分离为例对所提出的方法进行了验证,结果表明所提出的误差分离方法可有效实现相近尺度的加工误差分离。     

导弹转动惯量测试系统及误差分析

研制了可精确测量质量在100～1200 kg范围内导弹等飞行体转动惯量的大型测试系统。利用可展开式测量臂结构,实现了一次工装就可以测量出导弹对3个轴的转动惯量,从而有效降低了多次安装带来的定位误差。对影响系统测量精度的误差因素进行了定量分析。对标准样件进行了实测,各轴的转动惯量测量误差均小于0.1%．