CN106595391A - 基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法，属于海上装置零位校正方法领域。该校正方法包括如下步骤：(1)计算CCD图像传感器在各个通道的校标参数；(2)计算多通道图像中各通道需要调整的架位信息；(3)调整各通道架位位置，使各通道十字准心与目标中心质点重合；(4)选定参考通道，校正其他通道设备。本发明的校正方法在非系泊条件下，采用CCD图像传感器捕获目标信息，主控端的目标识别模块计算目标的相对坐标，经纬仪检测出目标的角度，然后通过调整各通道架位信息，实现海上装置的零位一致性校正。本发明的校正方法对外界条件要求宽松，同时提高了校正的精度。

Description

基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法

技术领域

本发明属于海上装置零位校正方法领域，具体地属于一种基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法。

背景技术

海上装置的各系统零位一致性校正是对目标精准跟踪的重要基础，随着科技的飞速发展，海上装置的各系统平台多样化发展，使用环境更加复杂和苛刻，系统调试周期更短，对海上装置的各系统进行零位一致性校正的难度加大。

传统的零位一致性校正是瞄星法，瞄星法为选用基准零位设备和被检测设备上的光学设备同时瞄准天上某一个星体，该方法的缺点为：1)船体必须保持绝对静止：瞄星法选择无穷远的星体作为目标，当多个设备同时瞄准它，可认为设备光轴是完全平行的，从而完成一致性的校标，但实际操作时，船体存在晃动，很难保证所有设备同时瞄准一个星体，因此对校正时舰船的停泊环境、气候环境有严格要求，需要舰船处于系泊状态，没有风浪影响，且夜晚天气晴朗，北极星清晰可见时才可操作；2)传统瞄星法的精度受限：现在轻质船体刚性强度较低，容易出现一定的形变，而且瞄星传感器等设备的水平度精度较低，难以满足传统瞄星法关于武器系统的坐标系与甲板平面坐标系平行的要求，所以传统瞄星法受此限制在精度上存在局限性；3)瞄星法由人工瞄星：校标过程无图像或视频记录，不方便后期的误差分析。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法。该校正方法在非系泊条件下，采用CCD图像传感器采集多通道图像，并利用主控端的目标识别模块和经纬仪对坐标值和角度进行校正，不仅提高了校正精度，而且记录下来整个完整的校标过程，对后续研究具有指导作用。

本发明公开了一种基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法，包括如下步骤：

(1)计算CCD图像传感器在各个通道的校标参数：具体过程如下：

11)第一次捕获目标信息：所述目标为夜间人眼可见，同时出现在CCD图像传感器的摄像机视场中的两颗星点，采用CCD图像传感器在同一时刻捕获目标的多通道图像，然后直接传送至海上装置的主控端；

12)计算各通道图像中两颗星点的相对坐标：规定每个通道图像的左上角为原点，水平向右的方向为x轴，竖直向下的方向为y轴；则主控端的目标识别模块自动计算所述步骤11)中两颗星点的绝对位置，即两颗星点在第i个通道中的绝对位置坐标分别为已知第i个通道的准星坐标为则两颗星点在第i个通道中的相对坐标满足如下数学关系式：

13)使用经纬仪测出两颗星点的角度：第一颗星点的方位角和俯仰角为(α₁,β₁)，第二颗星点的方位角和俯仰角为(α₂,β₂)，则两颗星点的方位角差值Δα和俯仰角差值Δβ满足如下数学关系式：

Δα＝α₁-α₂；Δβ＝β₁-β₂；

14)主控端计算第i个通道的校标参数：校标参数θⁱ和kⁱ满足如下数学关系式：

(2)计算多通道中各通道需要调整的架位信息：具体过程如下：

21)第二次捕获目标信息：所述目标为夜间人眼可见的第三颗星点，调整海上装置各设备的方位角与俯仰角，使第三颗星点出现在CCD图像传感器的摄像机视场内，采用CCD图像传感器在某一时刻捕获目标的多通道图像，然后直接传送至海上装置的主控端；

22)计算多通道图像中某个通道的相对坐标：主控端的目标识别模块计算出第三颗星点绝对位置则第三颗星点在第i个通道中的相对坐标满足如下数学关系式：

23)计算多通道图像中某个通道的角度：需要调整的第i个通道的方位角与俯仰角为满足如下数学关系式：

(3)调整各通道架位位置，使各通道十字准心与目标中心质点重合：主控机将需要调整的方位角与俯仰角传输至对应的第i个通道的手持端设备，然后调整第i个通道的架位，使第三颗星点位于所述步骤12)中的准星坐标的位置，使CCD图像传感器的光轴对准第三颗星点；

若第三颗星点不能与第i个通道的十字准心重合，则需要重复所述步骤(2)的过程，直至所有通道中的十字准心与第三颗星点重合；

(4)选定参考通道，校正其他通道设备：人工选取通道j作为参考通道，将通道j的架位信息(α^j,β^j)作为参考架位，调整其它设备的数值为(α^j,β^j)，完成其它设备的一致性校正。

进一步地，所述步骤12)中的准星坐标为CCD图像传感器中摄像机的十字架的交点所在的位置。

再进一步地，所述第i个通道和通道j均为多通道图像中的某一个通道，且i≠j。

更进一步地，所述步骤(4)中的其它设备包含罗盘或码表值。

更进一步地，所述步骤11)中CCD图像传感器捕获目标的多通道图像，不经过压缩，直接传送至海上装置的主控端。

更进一步地，所述步骤21)中CCD图像传感器捕获目标的多通道图像，不经过压缩，直接传送至海上装置的主控端。

有益效果：

1、本发明的校正方法解决了传统的瞄星法对海上装置严格静止的限制，使得海上装置在非系泊条件下即可完成零位一致性的校正；

2、本发明的校正方法采用主控端的目标识别模块计算目标的相对坐标，经纬仪检测出目标的角度，检测的结果准确度较高，提高了校正精度；

3、本发明的校正方法采用CCD图像传感器，能同时拍摄多通道图像，并将相关图像的处理结果完整的记载下来，为后期误差分析和校标方案的修正具有重要参考价值提供了重要的参考价值。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

本实施例公开了一种基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法，包括如下步骤：

(1)计算CCD图像传感器在各个通道的校标参数：具体过程如下：

11)第一次捕获目标信息：所述目标为夜间人眼可见，同时出现在CCD图像传感器的摄像机视场中的两颗星点，采用CCD图像传感器在同一时刻捕获目标的多通道图像，所述多通道图像可以不经过压缩直接传送至海上装置的主控端；

12)计算各通道图像中两颗星点的相对坐标：主控端的目标识别模块自动计算所述步骤11)中两颗星点的绝对位置，即两颗星点在第i个通道中的绝对位置坐标为所述第i个通道为多通道中的任意一个，已知第i个通道的准星坐标为所述准星坐标为CCD图像传感器中摄像机的十字架的交点所在的位置，则两颗星点在第i个通道中的相对坐标满足如下数学关系式：

13)使用经纬仪测出两颗星点的角度：检测到第一颗星点的方位角和俯仰角为(α₁,β₁)，第二颗星点的方位角和俯仰角为(α₂,β₂)，则两颗星点的方位角差值Δα和俯仰角差值Δβ满足如下数学关系式：

Δα＝α₁-α₂；Δβ＝β₁-β₂；

14)主控端计算第i个通道的校标参数：校标参数θⁱ和kⁱ满足如下数学关系式：

(2)计算多通道中各通道需要调整的架位信息：具体过程如下：

21)第二次捕获目标信息：所述目标为夜间人眼可见的第三颗星点，调整海上装置各设备的方位角与俯仰角，使第三颗星点出现在CCD图像传感器的摄像机视场内，采用CCD图像传感器在某一时刻捕获目标的多通道图像，所述多通道图像可以不经过压缩直接传送至海上装置的主控端；

22)计算多通道中某个通道的相对坐标：主控端的目标识别模块计算出第三颗星点绝对位置则第三颗星点在第i个通道中的相对坐标满足如下数学关系式：

所述第i个通道为多通道中的任意一个；

23)计算多通道中某个通道的角度：需要调整的第i个通道的方位角与俯仰角为满足如下数学关系式：

(3)调整各通道架位位置，使各通道十字准心与目标中心质点重合：主控机将需要调整的方位角与俯仰角传输至对应的第i个通道的手持端设备，然后调整第i个通道的架位，使第三颗星点位于所述步骤12)中的准星坐标的位置，使CCD光轴对准第三颗星点；

若第三颗星点不能与第i个通道的十字准心重合，则需要重复所述步骤(2)的过程，直至所有通道中的十字准心与第三颗星点重合；

(4)选定参考通道，校正其他通道设备：人工选取通道j作为参考通道，将通道j的设备架位信息(α^j,β^j)作为参考架位，调整其他通道设备的数值为(α^j,β^j)，完成其它设备的一致性校正。

由上述实施例可知，本发明的校正方法在非系泊条件下，采用CCD图像传感器捕获目标信息，主控端的目标识别模块计算目标的相对坐标，经纬仪检测出目标的角度，然后通过调整各通道架位信息，实现海上装置的零位一致性校正。

以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)计算CCD图像传感器在各个通道的校标参数：具体过程如下：

11)第一次捕获目标信息：所述目标为夜间人眼可见，同时出现在CCD图像传感器的摄像机视场中的两颗星点，采用CCD图像传感器在同一时刻捕获目标的多通道图像，然后直接传送至海上装置的主控端；

12)计算各通道图像中两颗星点的相对坐标：规定每个通道图像的左上角为原点，水平向右的方向为x轴，竖直向下的方向为y轴；则主控端的目标识别模块自动计算所述步骤11)中两颗星点的绝对位置，即两颗星点在第i个通道中的绝对位置坐标分别为已知第i个通道的准星坐标为则两颗星点在第i个通道中的相对坐标满足如下数学关系式：

$x_1^i=x_{1a}^i-x_{za}^i,y_1^i=y_{1a}^i-y_{za}^i;$

$x_2^i=x_{2a}^i-x_{za}^i,y_2^i=y_{2a}^i-y_{za}^i;$

13)使用经纬仪测出两颗星点的角度：第一颗星点的方位角和俯仰角为(α₁,β₁)，第二颗星点的方位角和俯仰角为(α₂,β₂)，则两颗星点的方位角差值△α和俯仰角差值△β满足如下数学关系式：

△α＝α₁-α₂；△β＝β₁-β₂；

14)主控端计算第i个通道的校标参数：校标参数θⁱ和kⁱ满足如下数学关系式：

${\mathrm{\θ}}^i=arctan\frac{(y_1^i-y_2^i)\mathrm{\Δ}\mathrm{\α}-(x_1^i-x_2^i)\mathrm{\Δ}\mathrm{\β}}{(x_1^i-x_2^i)\mathrm{\Δ}\mathrm{\α}-(y_1^i-y_2^i)\mathrm{\Δ}\mathrm{\β}};$

$k^i=\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\α}}{(x_1^i-x_2^i)cos\mathrm{\θ}+(y_1^i-y_2^i)sin\mathrm{\θ}};$

(2)计算多通道中各通道需要调整的架位信息：具体过程如下：

21)第二次捕获目标信息：所述目标为夜间人眼可见的第三颗星点，调整海上装置各设备的方位角与俯仰角，使第三颗星点出现在CCD图像传感器的摄像机视场内，采用CCD图像传感器在某一时刻捕获目标的多通道图像，然后直接传送至海上装置的主控端；

22)计算多通道图像中某个通道的相对坐标：主控端的目标识别模块计算出第三颗星点绝对位置则第三颗星点在第i个通道中的相对坐标满足如下数学关系式：

$x_3^i=x_{3a}^i-x_{za}^i,y_3^i=y_{3a}^i-y_{za}^i;$

23)计算多通道图像中某个通道的角度：需要调整的第i个通道的方位角与俯仰角为满足如下数学关系式：

${\mathrm{\α}}_t^i=k^i{\mathrm{cos\θ}}^i{x}_3^i+k^i{\mathrm{sin\θ}}^i{y}_3^i;$

${\mathrm{\β}}_t^i=-k^i{\mathrm{sin\θ}}^i{x}_3^i+k^i{\mathrm{cos\θ}}^i{y}_3^i;$

(3)调整各通道架位位置，使各通道十字准心与目标中心质点重合：主控机将需要调整的方位角与俯仰角传输至对应的第i个通道的手持端设备，然后调整第i个通道的架位，使第三颗星点位于所述步骤12)中的准星坐标的位置，使CCD图像传感器的光轴对准第三颗星点；

若第三颗星点不能与第i个通道的十字准心重合，则需要重复所述步骤(2)的过程，直至所有通道中的十字准心与第三颗星点重合；

(4)选定参考通道，校正其他通道设备：人工选取通道j作为参考通道，将通道j的架位信息(α^j,β^j)作为参考架位，调整其它设备的数值为(α^j,β^j)，完成其它设备的一致性校正。

2.根据权利要求1所述的基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法，其特征在于：所述步骤12)中的准星坐标为CCD图像传感器中摄像机的十字架的交点所在的位置。

3.根据权利要求1所述的基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法，其特征在于：所述第i个通道和通道j均为多通道图像中的某一个通道，且i≠j。

4.根据权利要求1所述的基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法，其特征在于：所述步骤(4)中的其它设备包含罗盘或码表值。

5.根据权利要求1所述的基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法，其特征在于：所述步骤11)中CCD图像传感器捕获目标的多通道图像，不经过压缩，直接传送至海上装置的主控端。

6.根据权利要求1所述的基于无线传输网络的海上装置零位一致性校正方法，其特征在于：所述步骤21)中CCD图像传感器捕获目标的多通道图像，不经过压缩，直接传送至海上装置的主控端。