基于立体像对的目标姿态参数求解技术

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1、第30卷第4期2011年8月飞行器测控学报JoumalofSpacec髓ft1T&CT∞hnologyV01．30No．4Aug．2011基于立体像对的目标姿态参数求解技术。张军锋1，张三喜1，何永强2(1．中国华阴兵器试验中心·陕西华阴·714200；2．军械工程学院·石家庄·050003)摘要：在常规靶场刚体飞行目标姿态参数的光学测量中，针对轴对称回转体目标，广泛采用中轴线法求解；而针对非轴对称回转体目标，由于目标成像后中轴线难以准确提取，本文将采用模型匹配法弥补中轴线法时目标适应能力的不足。通过模拟目标实验和数据处理，表明这2种方法能满足

2、靶场制导类刚体目标的测姿精度要求，而模型匹配法的适应性更强，且自动化程度更高。关键词：立体像对；姿态参数；中轴线法；模型匹配法中图分类号：V556．5文献标识码：A文章编号：1674—5620(2011)04一0048一04Me：嬲lⅡ伽瑚t0f№eParam眦rs0fo协ectsBased蚰St哪oImag篑ZHANGJunfen91，ZHANGSanxil，HEYongqian92(1．ChinaHuayinWeaponTestCenter，Huayin，Shaan】【iProvince714200；2．Academyof0rdnanceE

3、ngineering，Sh的iazhuang050003)Abstmct：A】【is-linemethodiswidelyusedabroadinopticalmeasurementofrigidbodyflightposeparametersincon—ventionalrangesfora虹a1．symmetricgyratorobjects．However，fornon-a)【ial．symmetricgyratorobjects，itisratherdifficulttoextractaccuratelytheaxis-lineafte

4、rimaging．Thispaperusesamodehnatchingmethodtocompensatefortheinadequacyofa五s-Iinemethod．0bjectsimulationexperimentsanddata-processingresultsshowthatthemodel-matchingmethodperformsbetterandachieveshigherdegreeautomationalthoughbothmethodsmeetposemeasurementaccuracyrequirements

5、ofguidedrigidbodyobjectsatranges．Keywords：StereoImages；PoseParameters}Axis．LineMethod；Model—MatchingMethodO引言在靶场光学测量中，光电经纬仪作为飞行目标的跟踪测量设备，按用途主要可分为外弹道参数测量和姿态参数测量，它们一般均采用多站交会方法获得较高精度的测量数据。在外弹道参数测量中，通常将目标投影在像面上的图像作为质点处理，利用线一线交会原理求解目标的空间坐标。而姿态参数测量是根据面一面交会原理，利用目标同名画幅(指不同位置的相机在同一时刻

6、所记录的目标图像)上的大量同名像点(指同一目标点在同名画幅上对应的成像点)信息处理出姿态数据，因此目标的成像质量将直接影响测姿精度。为此，本文将采用双相机姿态参数测量方法获得目标的立体像对，它是利用2台高速相机动态跟踪拍摄，得到目标的2组序列图像，再结合各测量站在每个拍摄时刻的方位元素，根据摄影测量和视觉测量原理，求解目标在时间序列上的姿态参数。测姿过程主要可分为2个阶段：①目标图像获取；⑦目标姿态参数求解。1目标图像获取为获得目标的立体像对，事先需要根据已知条件设计合理、可行的测量方案。其中，测量要素包括高速相机参数、交会角范围和捕获跟踪策略

7、等。1．1高速相机参数高速相机作为测姿记录设备，最基本的要求就是能够获取目标在飞行过程中的实时图像，而且目标成像清晰，成像尺寸可保证测姿精度。理论上讲，相机在时间和空间上的分辨率越高，解算出的目标姿态参数精度就越高；但受相机性能、目标特性和气-收稿日期：2010一08—24；修回日期：2011—01—20第一作者简介：张军锋(1976一)，男，工程项士，工程师。主要研究方向为光学测量和数据处理lE_mail：zmlnlz@163．com第4期张军锋，等：基于立体像对的目标姿态参数求解技术49象条件等实际情况限制，目标的图像质量往往难以达到理想状

8、态。因此，为尽量提高目标的成像质量，在可控范围内，需要根据目标的几何特征和物理特性，估算并确定拍摄频率、摄影焦距等相机参数。1．2交会角范围设备布站方