CN102829764B - 随动模式下不稳定平台绝对晃动量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明给出了一种实时、高精度测量不稳定平台绝对晃动量的方法：在不稳定平台上安装像机，像机随平台运动同时对空间上的平面靶板成像，进而利用位姿估计算法得到当前时刻像机相对初始绝对基准状态的高低角和方位角，由于不稳定平台和像机之间存在一个固连关系，不稳定平台的姿态参数可以由此确定。本发明通过摄像测量技术实时、高精度确定不稳定平台姿态晃动量，角度精度可达10角秒；解决了利用摄像测量方法高精度确定绝对水平基准的工程难题；可以实现在简化配置下对不稳定平台姿态晃动量的误差补偿修正。

Description

随动模式下不稳定平台绝对晃动量测量方法

技术领域

本发明主要利用摄像测量技术实时、高精度确定不稳定平台姿态绝对晃动量。

背景技术

国内靶场大都采用精度较高的固定塔台式的光电经纬仪，但由于其作用范围固定，随着现代武器装备机动性要求越来越高，固定塔台式光电经纬仪的应用受到了很大的限制，而车载移动式将经纬仪直接安装在车载平台上，经纬仪可直接在车载平台上工作，可以满足不同地点，不同时间实时对目标进行跟踪测量的要求，机动性强，弥补了固定塔台式经纬仪的缺点，适应了部队的快速反应能力。但经纬仪直接在车载平台准动基准下工作，由于没有绝对静态的基准，加上载车平台可能停在各种路况的地面上，在工作尤其是在高速跟踪测量状态下，基准平台很容易发生晃动，因此高精度的确定不稳定平台的绝对静态基准成为问题关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是利用摄像测量技术高精度确定不稳定平台姿态绝对晃动量。

本发明的技术方案是通过安装在不稳定平台上的高分辨率像机实时对绝对水平平面靶板成像，解算像机内外参，得到不稳定平台绝对基准姿态变化量。

具体方法是在不稳定平台上安装像机，像机随平台运动同时对空间上的平面靶板成像，进而利用位姿估计算法得到当前时刻像机相对绝对基准的高低角和方位角，由于不稳定平台和像机之间存在一个固连关系，不稳定平台的姿态参数可以由此确定。

本发明提出的确定位姿方法按以下步骤进行:

a、初始时刻高精度标定像机内参。

b、调平平面靶板和不稳定平台。

c、利用位姿估计算法解算绝对水平状态下像机相对水平面的姿态参数。

d、通过对比当前时刻和初始状态像机相对水平面的姿态变化量确定像机的旋转角度。

e、利用像机和不稳定平台之间的转换关系解算不稳定平台转动的高低角和方位角。

采用本发明可以达到以下技术效果：

1、本发明通过摄像测量技术实时、高精度确定不稳定平台姿态绝对晃动量，角度精度可达10角秒。

2、本发明解决了利用摄像测量方法高精度确定绝对水平基准的工程难题；

3、与其它方法相比较，本发明可以实现在简化配置下对不稳定平台姿态晃动量的误差补偿修正。

附图说明

图1是本发明像机及不稳定平台安装示意图。

具体实施方式

基本思路如图1所示，在不稳定平台上安装高分辨率像机，随不稳定平台一起运动同时对固连在地面的绝对水平靶板成像。对于绝对水平靶板上的任一点，其在像机坐标系中的坐标p_i和在绝对基准坐标系中的坐标P_i存在如下转换关系：

P_i= R_cw p_i+ T_cw

当平面靶板上至少存在6个点时，即i≥6，可解算出像机坐标系与绝对水平坐标系之间的相对姿态关系。因此在初始状态下调平不稳定平台和绝对水平基准，得到像机坐标系X、Y轴与其在水平面上投影的夹角α_o、β_o；根据t_i时刻像机与平面靶板像点关系同理可解得在当前状态下的夹角α_i、β_i，则当前时刻与初始状态的夹角之差即为不稳定平台在沿局部坐标系X、Y轴方向的姿态绝对变化量：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\α}}_i={\mathrm{\α}}_i-{\mathrm{\α}}_o\\ {\mathrm{\Δ\β}}_i={\mathrm{\β}}_i-{\mathrm{\β}}_o\end{array}$ 。

Claims (1)

1.随动模式下不稳定平台绝对晃动量测量方法，其特征在于，

在不稳定平台上安装像机，像机随不稳定平台一起运动同时对固连在地面的绝对水平靶板成像，进而利用位姿估计算法得到当前时刻像机相对初始绝对基准状态的高低角和方位角，不稳定平台和像机之间存在一个固连关系，不稳定平台的姿态参数由此确定，具体步骤如下：

a、初始时刻高精度标定像机内参；

b、调平平面靶板和不稳定平台；

c、利用位姿估计算法解算绝对水平状态下像机相对水平面的姿态参数；

d、通过对比当前时刻和初始状态像机相对水平面的姿态变化量确定像机的旋转角度；

e、利用像机和不稳定平台之间的转换关系解算不稳定平台转动的高低角和方位角 ，

所述不稳定平台的姿态参数，具体计算如下：

对于绝对水平靶板上的任一点，其在像机坐标系中的坐标 和在绝对基准坐标系中的坐标存在如下转换关系： 

当平面靶板上至少存在6个点时，即，可解算出像机坐标系与绝对水平坐标系之间的相对姿态关系，因此在初始状态下调平不稳定平台和绝对水平基准，得到像机坐标系轴与其在水平面上投影的夹角；根据时刻像机与平面靶板像点关系同理可解得在当前状态下的夹角，则当前时刻与初始状态的夹角之差即为不稳定平台在沿局部坐标系轴方向的姿态变化量：

。