合作目标的飞行器姿态测量方法及其误差补偿模型的建立

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1、第14卷第9期电机与控制学报Vol.14No.92010年9月ELECTRICMACHINESANDCONTROLSep．2010合作目标的飞行器姿态测量方法及其误差补偿模型的建立1，211赵玉华，袁峰，丁振良(1．哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001;2．哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要:通过在飞行器表面安装X形的激光发射装置作为合作目标，采用一种屏幕光斑成像法来完成飞行器近景姿态测量。利用多方位高速摄像机拍摄记录下激光在固定屏幕上产生的光斑位置变化，对拍摄下来的光斑序列图像进行分析，建立相应的数学模型以确定飞行器的外部姿态，并对该测量系统

2、的误差进行分析和补偿。该方法扩大了特征点的运动范围，提高了对特征点的识别精度。建立的姿态测量的数学模型形式简洁，可以有效的减小测量误差。试验证明，通过对系统误差进行补偿，使该系统的测量精度有很大的提高，测量误差不超过3.6'。关键词:合作目标;飞行器;姿态测量;误差补偿;测量精度中图分类号:TP249文献标志码:A文章编号:1007－449X(2010)09－0036－05Posturemeasurementofaircraftbasedoncooperationtargetanditserrorcompensation1，211ZHAOYu-hua，YUANFeng，DINGZhen-li

3、ang(1．DepartmentofAutomaticMeasurementandControl，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China;2．AppliedScienceCollege，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin150080，China)Abstract:AnX-shapecooperationtargetisinstalledontheaircrafttomeasuretheattitudeofanaircraft，andthelight-spotpositionchang

4、ingwithaircraftattitudeissynchronouslyrecordedbyhigh-speedcamer-as．Therecordedimagesequencesoflight-spotsareappliedtocomputetheaircraftattitudeparametersbyapresentedmathematicalmodel，andtheerrorsofthesystemareanalyzedandcompensated．Themethodexpandsthemovingrangeoflight-spotsandmakesthemathematicmod

5、elestablishedissimple．Theex-perimentalresultsshowthatthemeasurementaccuracyisnotmorethan3.6'afterthelight-spotpositionerrorarecompensated．Keywords:cooperationtarget;aircraft;posturemeasurement;errorcompensation;measurementaccu-racy映目标飞行状态的重要运动参数，它对飞行器本身0引言的试验鉴定、工业设计等都有着非常重要的指导意飞行器三维姿态参数是地面靶场测试实验中反义

6、。光学摄影测量是飞行器外部姿态测量常用的方收稿日期:2009－09－23基金项目:国家自然科学基金资助项目(50275040);黑龙江省攻关项目基金(005G342－00)作者简介:赵玉华(1970—)，女，博士研究生，副教授，研究方向为空间目标的外姿态测量;袁峰(1963—)，男，教授，博士生导师，研究方向为光电检测技术及精密几何参数测量技术。第9期赵玉华等:合作目标的飞行器姿态测量方法及其误差补偿模型的建立37法。测量原理都是基于相机的透视投影原理，但从标组成。将飞行器放在2个幕墙之间，合作目标生其工作方式来看可分为两类:一类是合作目标相对成的2根双向准直激光束在2个幕墙的表面生成4［1

7、］状态测量;另一类是非合作目标相对状态测量。个指示光斑。在每个幕墙的左右两边各架设1部高合作目标相对状态测量方式是在目标航天器中设置速、高分辨率的摄像机。4个摄像机由GPS连续控目标靶，根据目标靶中的特征点的已知位置信息获制，同步拍摄对面幕墙上的指示光斑，并将图像存储得相对状态测量值。非合作目标测量不需要目标在磁盘阵列中，用于后期的分析和处理。通过测量靶，其测量方法采用立体视觉测量技术、运动图像分4个指示光斑