复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法
专利汇可以提供复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及模型 姿态 测量技术领域，具体公开了一种复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法。该方法包括：1、建立双目测量站，并利用标定板对双目测量站进行标定；2、对双目测量站进行关联；3、制作模型标记点并进行扫描建模；4、模型超高速自由飞行过程中获得前光图像和闪光时序；5、利用 图像处理 解算模型姿态；本发明所述的一种复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法，通过建立复杂外形模型超高速飞行200米距离的视场大于直径1米的双目前光照相 定位 测量站，根据双目前光图像可解算出超高速飞行模型在各测量站的姿态和质心坐标；结合双目测量站 激光器 闪光的时间，获得模型超高速飞行过程中的速度。，下面是复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法专利的具体信息内容。
1.一种复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1、建立双目测量站，并利用标定板对双目测量站进行标定；
步骤2、对双目测量站进行关联；
在沿200m范围内分布18个棱镜，组成全局基准坐标系；同时，已知至少三个棱镜建立的坐标系((xP1,yP1,zP1)，(xP2,yP2,zP2),(xP3,yP3,zP3))与标定板上的至少三个点((xF1,yF1,zF1),(xF2,yF2,zF2),(xF3,yF3,zF3)所建坐标系旋转矩阵RPF和原点之间的平移矢量TPF；
将关联装置放置在双目测量站视场内，通过双目图像获得平板上至少三个点在测量站下的坐标(xF1C,yF1C,zF1C)，(xF2C,yF2C,zF2C)以及(xF3C,yF3C,zF3C)，同时通过全站仪测量侧面至少三个棱镜在全局坐标系下的坐标(xP1G,yP1G,zP1G)，(xP2G,yP2G,zP2G)以及(xP3G,yP3G,zP3G)，根据下面的方程解算出双目相机坐标系到标定板坐标系的旋转矩阵RCF和平移矢量TCF、棱镜坐标系到全局坐标系的旋转矩阵RPG和平移矢量TPG；
为了提高关联的精度，将关联装置放置在双目视场内的四个不同位置，双目测量站坐标系与全局坐标系的平移向量TCG和旋转矩阵RCG由下式结算：
步骤3、制作模型标记点并进行扫描建模
在模型表面制作圆形的标记点，并对其进行编码；通过质心测量系统获得其质心位置，并通过三维扫描系统建立模型表面标记点之间的空间位置关系，利用数据处理，将标记点转换到模型质心坐标系下；
步骤4、模型超高速自由飞行过程中获得前光图像和闪光时序；
步骤5、利用图像处理解算模型姿态；
根据各测量站获得的双目前光图像，通过图像处理与提取双目前光图像中可同时识别的模型表面标记点，获得至少三个标记点在测量站相机坐标系的坐标，根据测量站坐标系与全局坐标系的平移矢量和旋转矩阵、标记点在模型质心坐标系下的值，解算出模型在各测量站位置的空间姿态和质心位置。
2.根据权利要求1所述的一种复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法，其特征在于：所述的步骤1具体包括：
将标定板放置于双目测量站双目测量视场内，其中，标定板上点不同的Pk的空间位置关系已知；将双目窗口玻璃作为成像光路的一部分进行标定，并建立起单站测量坐标；将双目系统测量的世界坐标系O-XYZ建立在左相机上，图像坐标系为Ol-XlYl，有效焦距为fl；右相机坐标系为Or-XrYrZr，图像坐标系为Or-XrYr，有效焦距为fr，则左、右相机坐标的旋转矩阵和平移矢量为：
根据相机透视投影变换模型可得标定板上的Pk点在双目左相机坐标系的值为：
xk＝zkXl/fl
yk＝zkYl/fl
根据标定板上不同Pk点之间的距离，即可解算出两个相机焦距fl、fr，以及O-XYZ坐标系与Or-XrYrZr坐标系之间的旋转矩阵R和原点之间的平移矢量T。
3.根据权利要求1所述的一种复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法，其特征在于：所述的步骤4中获得超高速自由飞行模型前光图像和闪光时序具体为：
采用双目测量站的数字相机序列开启、微秒级曝光，根据测控系统提供的模型到达双目测量站视场中心的时刻，序列控制双目测量站数字相机曝光和脉冲激光器发光，每个双目测量站脉冲激光器出光的时刻在数字相机曝光时间内；在成像镜头安装窄带滤光片，滤除模型超高速自由飞行过程中的强烈自发光以及其它外界杂光，获得清晰的图像。
4.根据权利要求1所述的一种复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法，其特征在于：所述的步骤5中解算模型姿态的具体步骤为：
靶室全局基准坐标系OG-XGYGZG下利用双目系统重建的编码点三维坐标为(xjG,yjG,zjG)，j＝1,2...n为标记点编号；设模型质心坐标系OM-XMYMZM到OG-XGYGZG的转换关系为RMG、TMG，则有：
通过分解旋转矩阵线性解法，可以计算出两个坐标系之间的旋转矩阵RMG和平移向量TMG，其中-RMGTTMG为模型质心在全局下的坐标；根据模型在运动时俯仰角θ、偏航角 和滚转角φ的定义，将其转化为两个坐标系旋转矩阵，解算出模型的姿态：
识别提取的公共标记点越多，解算的精度越高。
复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
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