本文關鍵詞：車載光電經(jīng)緯儀在準動基座下的測量誤差修正研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 光電經(jīng)緯儀是現(xiàn)代靶場中獲取外彈道數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)的最基本的光學測量儀器,廣泛應用于航空、航天、武器試驗等科研和軍事領域。國內(nèi)靶場上廣泛裝備的光電經(jīng)緯儀主要有兩種:固定站式和機動站式。固定式經(jīng)緯儀具有作用距離遠、測量精度高的優(yōu)點,但其作用范圍固定。隨著新型武器試驗大射程、機動性等要求的提高,僅依靠固定式經(jīng)緯儀完成測量任務存在很大困難。機動經(jīng)緯儀正好彌補了固定式經(jīng)緯儀的這一缺點,可以在較大的地理范圍靈活布站,滿足靶場大范圍機動測量的需要。但是,機動經(jīng)緯儀還必須運輸?shù)綔y量點后再安裝到預先修建的固定基座上,才能保證測量精度。如果能夠使光電經(jīng)緯儀直接在機動載體平臺上進行保角精度的跟蹤測量,則將具有重要的意義。 本文以車載機動光電經(jīng)緯儀在機動載體平臺即準動基座平臺下測量誤差修正作為應用背景,分析和研究了準動基座下經(jīng)緯儀測量誤差的原因,提出了誤差修正的方法和方案,重點研究了誤差修正方法所涉及到的關鍵和核心理論——位姿估計算法,最后針對所提的修正方案和方法做了模擬驗證實驗,實驗結果表明了所提方法正確、方案可行有效,為后續(xù)的工程應用奠定了基礎。 本文主要工作有: 1)針對準動基座下光電經(jīng)緯儀測量誤差修正問題,分析得到準動基座平臺的旋轉運動是造成測量誤差的根本原因;提出了采用固接于平臺的單像機同步拍攝合作標志物的誤差修正方法,并對誤差修正原理作了詳細介紹。 2)針對修正方法中所涉及到的關鍵和核心問題——位姿估計問題,研究了基于點對應的位姿估計算法。在基于點對應的OI(Orthogonal Iteration)即正交迭代位姿估計算法基礎上,做了算法的改進研究。實驗表明改進算法能獲得更高的求解精度。 3)為了獲得更高精度的位姿參數(shù),研究了基于直線對應的位姿估計算法。通過將OI算法擴展到直線對應,提出了LBOI(Line-Based Orthogonal IterationAlgorithm)即基于直線對應的正交迭代算法,并對算法作了較詳細的實驗分析。仿真和實際實驗表明,算法具有對初始值較不敏感、高精度、魯棒性好等特點。 4)設計了修正系統(tǒng)方案,并對方案進行了可行性研究。進行了數(shù)字仿真實驗和實物模擬驗證實驗,實驗表明了修正方案可行,能夠滿足角度修正精度等要求。 本文提出的準動基座平臺運動的測量方法進一步發(fā)展可適用于車載、艦載等武器裝備的平臺運動及姿態(tài)測量;所提的位姿估計算法可直接用于移動機器人、像機標定、物體跟蹤等領域。
【關鍵詞】：車載光電經(jīng)緯儀 準動基座 測量誤差修正 位姿估計 點對應 直線對應 正交迭代算法
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TH761.1
【目錄】：

• 摘要12-14
• ABSTRACT14-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 準動基座下光電經(jīng)緯儀測量誤差修正的背景和意義16-18
• 1.1.1 國內(nèi)外靶場光電經(jīng)緯儀發(fā)展及應用概況16
• 1.1.2 車載光電經(jīng)緯儀準動基座測量誤差修正的意義16-17
• 1.1.3 國內(nèi)外準動及動基座光電經(jīng)緯儀的發(fā)展概況17-18
• 1.2 位姿估計問題概述18-22
• 1.2.1 位姿估計問題的基本概念及應用18-20
• 1.2.1.1 位姿估計問題定義18-19
• 1.2.1.2 位姿估計問題分類19-20
• 1.2.2 位姿估計的應用20-22
• 1.2.2.1 機器人視覺伺服20
• 1.2.2.2 移動機器人導航與定位20-21
• 1.2.2.3 人臉(頭部)跟蹤21
• 1.2.2.4 增強現(xiàn)實21-22
• 1.3 本文主要內(nèi)容22-24
• 第二章 車載光電經(jīng)緯儀準動基座測量誤差修正方案24-36
• 2.1 光電經(jīng)緯儀系統(tǒng)簡介24-25
• 2.1.1 光電經(jīng)緯儀結構組成24
• 2.1.2 光電經(jīng)緯儀工作原理24-25
• 2.2 準動基座下光電經(jīng)緯儀測量誤差修正25-32
• 2.2.1 測量誤差的原因25-27
• 2.2.2 測量誤差的修正方案27-28
• 2.2.3 測量誤差修正原理28-30
• 2.2.4 測量誤差修正方案所涉及的關鍵理論和技術30-32
• 2.2.4.1 攝像機標定30-31
• 2.2.4.2 位姿估計31
• 2.2.4.3 圖像特征檢測31-32
• 2.3 修正方案精度指標的確定32-36
• 2.3.1 國內(nèi)靶場光電經(jīng)緯儀跟蹤定位精度32
• 2.3.2 準動基座平臺運動解算容許精度32-34
• 2.3.2.1 平臺位置移動對測角修正的影響32-33
• 2.3.2.2 平臺旋轉運動R_1解算容許精度33-34
• 2.3.3 影響平臺運動解算各因子容許精度34-36
• 第三章 基于點特征對應求解位姿估計問題36-54
• 3.1 基本理論36-43
• 3.1.1 投影模型36-40
• 3.1.1.1 透視投影36-38
• 3.1.1.2 弱透視投影38-39
• 3.1.1.3 平行透視投影39-40
• 3.1.2 三維旋轉的表達40-43
• 3.1.2.1 歐拉角法41
• 3.1.2.2 旋轉軸—旋轉角法41-42
• 3.1.2.3 四元數(shù)法42-43
• 3.2 基于點特征對應位姿估計算法概述43-50
• 3.2.1 算法分類43
• 3.2.2 解析算法43-47
• 3.2.2.1 六點以下線性算法(Quan算法)44-46
• 3.2.2.2 DLT算法46-47
• 3.2.3 迭代算法47-50
• 3.2.3.1 基于點特征對應的迭代算法概述47-48
• 3.2.3.2 OI算法48-50
• 3.3 基于OI算法的改進算法50-54
• 3.3.1 Wang關于“絕對定位”問題的算法50-51
• 3.3.2 改進算法51
• 3.3.3 實驗分析51-54
• 第四章 基于直線對應求解位姿估計問題54-68
• 4.1 基本理論54-56
• 4.1.1 像機模型和基本方程54-55
• 4.1.2 基本方程的新形式55-56
• 4.2 基于直線對應位姿估計算法概述56
• 4.3 基于直線的正交迭代位姿估計算法(LBOI)56-68
• 4.3.1 殘差方程57-58
• 4.3.2 LBOI算法58-60
• 4.3.3 全局收斂性的證明60
• 4.3.4 迭代初值計算60-62
• 4.3.4.1 三條直線計算迭代初值61
• 4.3.4.2 一般情形直線計算初始值61-62
• 4.3.5 仿真實驗分析62-66
• 4.3.5.1 三直線情形仿真實驗63-64
• 4.3.5.2 一般情形仿真實驗64-66
• 4.3.6 實際實驗66
• 4.3.7 小結66-68
• 第五章 光電經(jīng)緯儀準動基座下的測量誤差修正系統(tǒng)模擬實驗68-82
• 5.1 誤差修正系統(tǒng)方案設計68-71
• 5.1.1 工作流程及系統(tǒng)組成68
• 5.1.2 前期安裝和標定68-69
• 5.1.2.1 合作標志物制作與標定方案68-69
• 5.1.2.2 副像機配置及安裝方案69
• 5.1.3 實時測量誤差修正69-71
• 5.1.3.1 同步拍攝69-70
• 5.1.3.2 計算機軟件處理系統(tǒng)70
• 5.1.3.3 抗干擾及防錯設計70-71
• 5.2 系統(tǒng)方案數(shù)字仿真實驗71-73
• 5.2.1 像機內(nèi)參標定仿真實驗71-72
• 5.2.2 像機姿態(tài)解算仿真實驗72-73
• 5.3 系統(tǒng)方案實物模擬實驗73-82
• 5.3.1 實物模擬實驗目的73
• 5.3.2 實物模擬實驗方法和原理73-77
• 5.3.2.1 普通像機模擬光電經(jīng)緯儀目標定位73-74
• 5.3.2.2 實驗1—系統(tǒng)測角修正模擬實驗74-75
• 5.3.2.3 實驗2—平臺運動測量模擬實驗75-77
• 5.3.3 系統(tǒng)測角修正模擬實驗77-79
• 5.3.3.1 設備組成77-78
• 5.3.3.2 前期標定78-79
• 5.3.3.3 實驗結果及分析79
• 5.3.4 平臺運動測量模擬實驗79-82
• 5.3.4.1 系統(tǒng)搭建79-80
• 5.3.4.2 實驗數(shù)據(jù)及分析80-82
• 第六章 結束語82-84
• 致謝84-86
• 參考文獻86-92
• 作者在學期間取得的學術成果92-93
• 附錄A 絕對定位問題的SVD算法93-94
• 附錄B OI算法全局收斂性的證明94-95

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 佟剛;王芳;;車載平臺變形對測角誤差的影響分析與修正[J];光學精密工程;2011年04期

2 于起峰;孫祥一;姜廣文;劉肖琳;張小虎;周劍;尚洋;;基于傳遞像機攝像測量的不穩(wěn)定平臺的靜態(tài)基準轉換方法[J];中國科學:技術科學;2011年05期

  本文關鍵詞：車載光電經(jīng)緯儀在準動基座下的測量誤差修正研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：269838