双反射镜跟踪高速电影经纬仪的测量原理和数据处理

双反射镜跟踪高速电影经纬仪主要用于测量高速飞行目标的轨迹和姿态,它能同时测量目标的方位和俯仰角度座标和仪器至目标的斜距。经纬仪的光学系统如图一所示。     

一种新型高速电影经纬仪

112高速电影经纬仪是一种新型的高速光电跟踪测量设备,可用于快速飞行目标的轨迹测量和姿态记录,单台完成定位,并有实时输出的功能。该设备与传统的电影经纬仪相比,具有明显的特点,它采用双反射镜跟踪的结构方式,减少了运动部分的惯量,并提高同步数据采集处理速率到200次/秒和高速同步摄影频率到200f/s,有利于高速跟踪测量。该设备采用电视跟踪、计算机程序控制、单杆操纵等多种跟踪方式,可根据不同的目标特性方便地选用或组合使用,可靠地完成对目标的自动捕获和跟踪测量,最大跟踪速度为90°/秒,最大跟踪加速度为90°/秒²。本文还介绍了该设备在靶场使用情况。     

一种新型的高速电影经纬仪

112高速电影经纬仪是一种新型的高速光电跟踪测量系统,可用于快速运动目标的轨迹测量和姿态记录,单台完成定位,并有实时输出的功能。 该设备与传统的电影经纬仪相比,具有明显的特点,它采用双反射镜跟踪的结构方式,减少了运动部分的惯量,并提高同步数据采集处理和记录速率到200次/秒,有利于高速跟踪测量。     

光电经纬仪多目标实时交会方法

为实现实时计算多个目标飞行轨迹,并引导设备跟踪目标,根据目标运动特性和光电经纬仪跟踪测量的固有特性,设计了一种多目标实时交会方法,解决了同名目标点的排序和假目标轨迹剔除问题,最终得到正确的目标轨迹.试验证明,对于跟踪目标N≤3,通信周期50ms的光电经纬仪测量系统,利用该多目标实时交会算法处理测量数据,可实时、精确、稳定引导测量设备进行跟踪工作.     

小型光电经纬仪的光学参数选择

本文叙述了小型光电经纬仪上的两种重要的跟踪测量系统──高速摄影与微光电视的光学参数(口径和焦距)合理选择;它既满足了“小型化”的要求,又达到了中型光电经纬仪的性能指标(作用距离、测角精度等.     

双反射镜跟踪电影经纬仪的轴系调整

为了用光学的方法测量空中飞行物体的运动轨迹和飞行姿态,人们利用大地测量经纬仪的基本原理.将电影摄影机替代目视瞄准望远镜,制成这种称之谓电影经纬仪的光学外弹道测量设备.     

高精度光电弹道测量系统

 利用光电跟踪系统实时测量导弹类飞行目标已成为靶场测试手段的发展趋势之一,光电跟踪系统需要具备高精度跟踪高速飞行目标、实时输出目标飞行轨迹数据以及目标飞行姿态等实时图像信息。提出一种新型车载光电弹道测量系统,应用高强度轴承改善角位置输出的稳定性;利用再生反馈控制技术抑制跟踪快速目标时产生的滞后误差,提高光电弹道系统的测量精度;将测量数据归一化为垂线测量坐标系中的测量值,以20 ms的刷新率对外输出;提出模拟航路检测方式,可在野外条件下完成对光电设备性能检测,实际稳态跟踪精度可达到0.21 mrad。     

高速摄影经纬仪的计算机引导和数据记录

本文论述高速摄影经纬仪计算机引导和实时数据记录处理软件设计思想,给出了具体实施的算法框图。并论述使用微机处理的问题。一、概述高速摄影经纬仪是用来跟踪和拍摄飞行器的仪器。在飞行器的发射过程中,地面观测控制中     

电视经纬仪跟踪测量中运动目标快速识别定位算法

为解决电视经纬仪跟踪测量系统中对运动目标快速识别定位的要求,在深入分析运动目标特性和电视经纬仪跟踪测量系统特点的基础上,利用经纬仪角度变化信息,对运动目标图像序列进行帧间差值计算以获得目标残差图,并基于残差图提出了一种新型的运动目标快速识别方法,大大减少了运算量. 结合中值滤波和图像二值化,实现了运动目标的快速定位. 通过对目标实测图像序列的实验, 结果证明：该算法具有快速、稳定、有效等优点,能够满足电视经纬仪跟踪测量系统对运动目标快速识别定位的要求.     

高速电视姿态测量系统室内目标姿态模拟与标定测量

介绍了利用高速电视姿态测量系统对目标姿态进行交汇测量的原理,使用检测架、平行光管以及图形板（刻有不同角度的目标刻线）室内模拟无穷远目标姿态.用高准确度经纬仪对模拟的无穷远目标姿态进行标定、测量结果与采用高速电视姿态测量系统对室内模拟目标的测量结果比较,可知高速电视测量系统姿态角的测试准确度.推导了目标姿态角计算公式,对经纬仪对无穷远目标姿态进行标定的方法进行了准确度分析,得出经纬仪目标姿态角标定的最大误差,并且经过实验进行了验证.     

电视形心跟踪技术在260激光电视电影经纬仪上的成功应用

本文论述了新近研制成功的一种靶场测量用光电设备—260激光电视电影经纬仪,用于对飞行器进行外弹道测量。它能以半自动跟踪、电视自动跟踪及数学引导三种方式跟踪被测目标,具有很高的跟踪测量精度和很强的实时测量、实时输出能力。设备上加装的激光测距系统,使其具有单站定位能力。设备上的数字化实时电视形心跟踪器是由视频处理器、投影处理器与跟踪窗控制器等组成。它采用了TMS320系列的高速数字信号处理芯片组成的多微机并行处理结构及流水线技术,并与巧妙设计的模拟图象预处理技术相结合,成功地通过了室内检测、机场试验和外场校飞,曾以很高的回波率对不装合作目标的掠海导弹进行单站跟踪测量,距离达到10.4km。研制和现场实用结果证明,采用这种实时图象跟踪技术,使靶场光电设备增添了优异的性能。     

面向经纬仪图像序列的关键帧提取算法

将传统的关键帧提取算法应用于经纬仪图像序列时,关键帧序列中会包含大量的非稳定跟踪图像帧。为了在关键帧提取过程中更好地保留目标稳定跟踪测量信息,该文在分析了经纬仪图像序列的特点后,构建了一种基于局部极大值的经纬仪图像序列关键帧提取算法。该算法首先计算图像序列的帧间差分,然后使用汉宁窗函数对帧间差分进行平滑,最后基于平滑后的帧间差分局部极大值来提取关键帧。实验结果表明：提出的算法相对于传统的帧间差分强度排序方法能更好地保留目标的跟踪测量信息,提取的关键帧在整个跟踪测量图像序列中分布更为均匀,包含的场景信息更为丰富。     

光学无线电测量信息融合定位方法

在外弹道测量系统中,将光学设备与无线电设备测量数据进行融合处理,可以提高系统的综合测量水平和设备的使用效率。利用部署在光电经纬仪附近的雷达,建立光电经纬仪和雷达联测定位模型。由全微分公式,根据测站站址差将光电经纬仪的测角信息与雷达的测距信息进行数据融合,可以得到目标相对于雷达的方位角和俯仰角,从而确定目标的空间三维位置;分析了定位模型的主要误差来源和对定位结果的影响。结果表明,光电经纬仪雷达联合定位算法得到的精度优于雷达单台定位精度,联合定位的精度达到2 m以内,同时发挥了光电经纬仪和雷达跟踪测量的长处。     

一种用于跟踪高加速度目标的光测系统中的消象旋转系统

随着宇航事业的高速发展,其各种新型飞行体层出不穷,其性能也各有不同。为了赶超世界先进水平,对新型的飞行体的测量工作就显得十分必要,尤其对于尺寸小,加速度高的飞行体的初始段测量工作更显得十分突出。我们研制的小型高速电影经纬仪就解决了这一问题。它采用两块平面反射镜做方位和高低的跟踪运动,来实现对高加速度目     

基于大地坐标的目标脱靶量交汇测量方法

为提高目标的交汇测量精度,提出了一种基于大地经纬度坐标的数据交汇方法。在交汇测量系统中,根据靶心和电视经纬仪的大地经纬度和高程,建立了空间直角坐标系。当目标进入电视经纬仪视场时,电视经纬仪从视频图像中捕获目标,提取目标方位角和俯仰角;根据交汇测量模型,计算出了目标在靶心坐标系下任意时刻的空间位置坐标。该方法已应用到了试验靶场飞行目标脱靶量测量系统中。实测结果表明,该方法可实时测量目标脱靶量,相对测量误差<10-4,具有较高的测量精度。     

第五讲 实时电视跟踪系统

一、数据处理方式众所周知,数据处理方式有模拟数据处理和数字数据处理两种方式。所谓模拟数据处理,就是在电视测量和跟踪系统中,把需要的量都处理成模拟量。与此相反,数字数据处理就是在电视测量和跟踪系统中把需要的量都处理成数字量。因此,一般说来,用模拟数据处理的方法,输出的模拟量都是实时的。例如,导弹靶场使用电影经纬仪对导弹进行跟踪测量,此时,用于控制电影经纬仪头部转动的高低角和方位角的模拟电压是实时的。而数字数据处理方法则不然,输出可以是实时的,也可以是非实时的。我们把能实时输出高低角、方     

光电经纬仪实时引导的实现

在由四台光电经纬仪与雷达组成的测量网络中,为了提高光电经纬仪实时捕获跟踪空间目标的能力,建立基于目标位置估计的实时引导系统.利用滑窗式最小二乘法将光电经纬仪实时交汇数据和雷达的实测数据进行互联,解算出目标的瞬时位置,经时延补偿后获得目标的位置估计,经坐标转换后实现光电经纬仪的实时引导.实时引导系统充分利用了所有测量站的测量信息,可提高引导数据的引导准确度和可靠性.试验结果表明,该方法快速提供的平滑引导数据,不仅能准确将目标引入光电经纬仪的视场,亦可为其他测量设备提供参考数据.     

一种具有多种成像倍率的电视跟踪测量物镜

在飞行试验中,采用直接成像的电视跟踪系统对飞行目标进行自动跟踪和测量,不仅观察方便,而且更适合于对视频信号数字化和图像处理。电视系统要执行在作用距离内对飞行目标的搜索、跟踪和测量等功能,单靠一种固定焦距的电视物镜显然是不够的。介绍了一种具有三种成像倍率的变焦距电视物镜,着重描述了其结构组成、技术性能及特点。借助于三种成像倍率的变化,系统得以实现形心跟踪、边缘跟踪和相关跟踪等多种跟踪方式,从而完成地多种成像状态下对飞行目标的自动跟踪和测量,如远距离的点目标,近距离体目标的某部位以及复杂背景中的动目标等。     

车载光电经纬仪支撑平台稳定性研究

传统的车载支撑平台晃动量较大，难以满足车载光电经纬仪高精度不落地测量要求。为了兼顾轻量化、高刚度和便于制造的要求，采用离散体桁架拓扑优化方法设计了一种具有桁架蒙皮式结构的高比刚度车载支撑平台；建立了平台系统的有限元仿真模型，根据平台安装光电经纬仪的稳定性要求，分析了不同工况和载荷条件下平台系统的静力学和模态特性，搭建了支撑平台稳定性实验装置。结果表明，在经纬仪工作角加速度0.5(°)/s²～20(°)/s²范围的激励下，经纬仪基座的响应加速度为0.008～0.55 m/s²，无明显影响经纬仪跟踪性能的共振响应发生。同时，采用倾角传感器测量了平台晃动幅值，最大晃动量为7.2″。该支撑平台具有较高的支撑稳定性，适用于车载光电经纬仪高精度不落地测量。     

基于转镜同步跟踪系统的研究

为了研究高速飞行弹丸的运动姿态问题,提出转镜同步跟踪技术。在高速CCD相机主光轴方向放置一面转镜,将弹道线位置上飞行弹丸的运动姿态反射到高速CCD相机内实现同步跟踪。设计了基于高速CCD相机视场中点的转镜跟踪系统,建立了弹丸和转镜的运动模型,并利用MATLAB软件得到了其随时间变化的曲线,分析了相机和转镜空间位置对成像质量的影响。针对参数H=200 m,V=100 m/s,对系统存在的误差进行了分析,结果表明该系统可以实现对高速弹丸的同步跟踪。