CN102829765B - 基准模式下不稳定平台晃动量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明给出了一种实时、高精度测量平台相对绝对水平基准晃动量的方法：通过固定在惯性空间的高分辨率像机同时对绝对水平基准和不稳定平台上的合作标志成像，通过位姿估计算法得到不稳定平台合作标志坐标系相对绝对水平基准的姿态关系，由于合作标志和不稳定平台之间存在一固连关系，不稳定平台相对绝对水平基准的姿态参数也可由此确定。

Description

基准模式下不稳定平台晃动量测量方法

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，由于没有固定的基准，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固定在惯性空间的高分辨率像机同时对绝对水平基准和不稳定平台上的合作标志成像，通过位姿估计算法得到不稳定平台合作标志坐标系相对绝对水平基准的姿态关系，由于合作标志和不稳定平台之间存在一固连关系，不稳定平台相对绝对水平基准的姿态参数也可由此确定。

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平台合作标志相对绝对水平基准的姿态参数。

d通过对比当前时刻和初始状态合作标志相对绝对水平基准的姿态变化量确定合作标志坐标系的旋转角度。

e利用合作标志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，在地面上固定两个高分辨率像机和绝对水平基准，合作标志与不稳定平台固连在一起，像机实时对不稳定平台和绝对水平基准成像，通过对比当前时刻和初始状态的相对姿态变化解算当前不稳定平台的绝对姿态变化量。

取平台合作标志任意三点建立局部坐标系O_s-X_sY_sZ_s，为了简化计算过程，将像机坐标系直接标定在绝对水平基准上，通过双目线线交会测量出合作标志点在绝对水平基准坐标系中的三维坐标，则局部坐标系中的一点p_i和像机坐标系对应点P_i存在如下转换关系：

$P_i=R_{\mathrm{sc}}{p}_i+T_{\mathrm{sc}}$

当i≥3即不稳定平台上至少存在三个合作标志点且坐标在局部坐标系中已知的情况下，通过位姿估计算法可以解算合作标志局部坐标系和绝对水平基准坐标系的相对姿态关系。

因此在初始状态下调平不稳定平台和绝对水平基准，得到合作标志局部坐标系X、Y轴与其在水平面上投影的夹角α_o,β_o；根据t_i时刻像机与合作标志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.基准模式下不稳定平台绝对晃动量测量方法，其特征在于，

通过固定在惯性空间的高分辨率像机，同时对绝对水平基准和不稳定平台上的合作标志成像，通过位姿估计算法得到不稳定平台合作标志坐标系相对绝对水平基准的姿态关系，合作标志和不稳定平台之间存在一固连关系，不稳定平台相对绝对水平基准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平台合作标志相对绝对水平基准的姿态参数；

d通过对比当前时刻和初始状态合作标志相对绝对水平基准的姿态变化量确定合作标志坐标系的旋转角度；

e利用合作标志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；

通过位姿估计算法得到不稳定平台合作标志坐标系相对绝对水平基准的姿态关系，具体计算过程如下：

取平台合作标志任意三点建立局部坐标系 ，将像机坐标系直接标定在绝对水平基准上，通过双目线线交会测量出合作标志点在绝对水平基准坐标系中的三维坐标，则局部坐标系中的一点和像机坐标系对应点存在如下转换关系：

当即不稳定平台上至少存在三个合作标志点且坐标在局部坐标系中已知的情况下，通过位姿估计算法解算合作标志局部坐标系和绝对水平基准坐标系的相对姿态关系；

在初始状态下调平不稳定平台和绝对水平基准，得到合作标志局部坐标系轴与其在水平面上投影的夹角；根据时刻像机与合作标志像点关系同理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：

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