粗调平状态数字天顶仪定位方法研究

针对传统数字天顶仪定位方法中存在仪器需精确调平,数据拟合模型参数求解不准确和定位迭代过程复杂的问题,提出一种粗调平状态数字天顶仪定位方法。严格推导了水平状态下CCD图像坐标的计算式,利用倾角仪输出值与粗调平状态下CCD图像坐标计算得到水平状态CCD图像坐标;对粗调平状态下恒星切平面坐标进行分析,分析结果表明粗调平状态下对应的切平面与水平状态下对应的切平面基本平行,粗调平状态下的切平面坐标可直接用于数据拟合模型的建立;通过抗差M估计计算数据拟合模型的参数,抑制了粗大误差对参数解影响,提高了数据拟合模型的准确性;最后,通过联立数据拟合模型方程组解算旋转轴的CCD图像坐标、剔除迭代过程中的数据拟合模型反变换以及取切平面坐标平均值的方式优化定位迭代过程,提高定位解算效率的同时保证了数字天顶仪的定位精度。实验结果表明:粗调平状态定位方法的定位精度与精调平状态的定位精度基本相同,其中粗调平定位方法的定位经度精度为0.306,纬度精度为0.292,满足数字天顶仪定位精度的要求。     

改进的数字天顶仪定位方法

针对数字天顶仪原有方法计算过程复杂和计算过程中存在误差的问题,通过改变时间补偿方式和优化迭代核心,提出了一种改进的数字天顶仪定位方法.该方法在切平面中进行均值过程,消除了原方法运算中引入的误差,也避免了切平面变换和反变换的反复计算,从而大幅简化了计算流程.通过实验比较了传统方法与改进方法的计算效率和精度,结果表明:改进方法的计算效率比原方法提高了至少6倍;改进方法赤纬的计算精度比原来的15米左右提高了约1.05 m.因此,改进方法能够在一定程度上提高定位的精度.     

基于数字天顶仪的时间标定方法

为了获得高精度的时间信息,常采用GPS等授时系统进行授时,但在野外等复杂环境下往往接收不到GPS等授时信息。数字天顶仪是一种高精度的天文定位仪器,采用数字天顶仪进行时间标定的研究相对较少。考虑到数字天顶仪的定位结果受恒星视位置和时间的影响,首先分别研究了时间误差及星表精度对恒星视位置的影响,然后分析了恒星视位置对数字天顶仪定位精度的影响。基于数字天顶仪的定位原理提出了一种时间标定的新方法,并得出时间标定的精度在0.025 s。实验数据的分析结果表明该时间标定的方法是可行的。     

基于数字天顶仪的视场角分析

运用数字天顶仪进行定位是一种高精度的天文测量方法。在定位的过程中需要设定概略位置和进行局部星图识别。局部星图识别是在以概略位置为中心的一定范围内进行的。在进行局部星图识别时一般用数字天顶仪的视场角来确定局部星图识别的范围,实际上这是不准确的。通过对数字天顶仪视场角的分析推导了局部星图识别时的经纬度范围,并通过局部星图识别的范围对概略位置进行了研究。实验数据的分析结果表明,在进行局部星图识别时选取的经纬度范围是要大于视场角的,且随着概略位置的设定值逐渐接近测站点真实值,识别的恒星数量也在逐渐增加。     

基于数字天顶仪的星点图像坐标误差分析

星点图像坐标的准确性与数字天顶仪的定位精度紧密相关。根据数字天顶仪成像原理,严格推导出星点图像坐标表达式,在此基础上推导了星点图像坐标在4个误差因素及综合误差下的误差方程,分析结果表明各误差之间相互独立。通过仿真4个误差因素及综合误差情况下的星图数据进行分析,仿真结果表明:焦距误差与转位误差对各星点图像坐标的影响各不相同,焦距引起的坐标变化值x和y相对其平均值的最大波动值分别为2.38、3.04 pixel;转位误差引起的坐标变化值x和y相对其平均值的最大波动值为1.06、1.41 pixel;光轴倾斜误差与主点偏移引起的星点图像坐标变化是整体性偏移。另外,提出了一种误差参数求解的方法,利用解算出来的误差参数对星点图像坐标进行补差,数字天顶仪的定位经度精度提高了约1.98 m,纬度精度提高了约1.65 m。     

双星快速定位系统及提高定位精度的途径

本文扼要地介绍了双星快速定位系统的组成、功能、工作原理以及双星定位演示系统及演示试验的概况。最后对提高用户定位精度的途径进行了一些探索。     

相机圆形点阵标定法中投影点的精准定位

针对圆形特征点难以精确定位投影点的问题,提出样本点在椭圆上的最近邻点、椭圆的逼近程度和投影点集的相似性,用最小二乘法拟合椭圆投影点的最近邻点得到投影椭圆,以其中心做为投影点(简称优化最小二乘法)。拍摄有494个圆形点的点阵板,分别用灰度重心法、扫描最小二乘法、Canny边缘最小二乘法和优化最小二乘法获得不同投影点集边缘的拟合椭圆,优化最小二乘法的拟合椭圆具有最高逼近程程度,达到0. 812 968;用这些方法的投影点进行相机标定,测量物件长度,优化最小二乘法的测量精度最高,达到99. 99%。不论是投影椭圆的逼近程度还是应用标定参数测量相同物件的测量精度,优化最小二乘法都具有最优结果,因而优化最小二乘法能够精确定位点阵标定法中的圆形投影点。     

激光切割视觉系统单目摄像机快速标定方法

针对目前激光切割机结合视觉切割行业中现有的张正友一般圆点标定算法中存在计算量大、结果不稳定的问题。提出一种基于九圆点的摄像机自标定算法。算法首先计算出图像和定义在世界坐标系X-Y平面上的模板之间的单应性矩阵,利用该单应性矩阵线性求解出摄像机内参,然后考虑非线性畸变因素,求解出畸变系数。最后在矫正后的模板中求出内外共八个仿射投影矩阵,并取其均值做为最终投影矩阵来求解出世界坐标。实验结果表明:该算法比现有的基于圆点的摄像机自标定算法更快速、更稳定,达到精度更高。     

一种应用于动态数字全息的快速相位解包裹算法

为满足动态数字全息的实时、在线检测分析的需求,提出了一种应用于动态数字全息的快速相位解包裹算法。在充分考虑相位解包裹的精确性和运行时间的基础上,首先找出影响解包裹精确性的坏点,并进行标记;采用运行速度较快的中心点辐射解包裹算法,使解包裹路径避开这些坏点,并利用动态全息相位图在时域上的关联;在时域上设置解包裹路径,以解决不同帧的相位值在时域上的关联问题和坏点封闭区域的相位解包裹问题。实验结果表明,本文算法是合理和有效的,运行速度较快,解包裹的精确性较高。