空中目标运动参数实时测量系统

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1、第３６卷第６期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．６２０１４年１２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＤｅｃ．２０１４ｄｏｉ：１０．１１８８７／ｊ．ｃｎ．２０１４０６０１０ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ空中目标运动参数实时测量系统关棒磊，曹毓，杨夏，周朗明，张小虎（国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：为了实现对飞机等远距离空中目标运动参数的实时测量，设计了目标自动跟踪测量系统，并对该系统的硬、软件组成及关键技术进行了研究。组建验证样机，进行软件框架设计及功能模块分析，通过实测实验详细

2、测试了系统的工作性能。静态验证实验结果表明：测距结果稳定在１ｍｍ以内，方位测量结果稳定在５″以内。动态验证实验结果表明：对运动目标的实时测距误差为２ｍｍ，实时测距频率为５Ｈｚ；方位测量误差为０．０５°，姿态测量误差维持在０．２°以内，方位和姿态实时测量频率均为２０Ｈｚ。因此，系统满足空中目标运动参数稳定可靠、高精度的自动实时测量需求。关键词：摄像测量；激光测量；运动目标；远距离；测量系统中图分类号：ＴＰ８７３文献标志码：Ａ文章编号：１００１－２４８６（２０１４）０６－０５３－０７Ｒｅａｌｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｏｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｅｒｉａｌｔ

3、ａｒｇｅｔＧＵＡＮＢａｎｇｌｅｉ，ＣＡＯＹｕ，ＹＡＮＧＸｉａ，ＺＨＯＵＬａｎｇｍｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｈｕ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｃｋｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｒｅａｌｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｍｏｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｌｏｎｇｒａｎｇｅａｉｒｔａｒｇｅｔｓ，ｓｕｃｈａｓａｉｒｃｒａｆｔ

4、．Ｈａｒｄｗａｒｅ，ｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｗａｓｍａｄｅａｎｄｔｅｓｔｅｄ，ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍｏｄｕｌｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｕｌｔｉｐｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｔｅｓｔｉｆｙｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｔａｔｉｃｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｒａｎｇｉｎｇｒｅｓｕｌｔ

5、ｓａｒｅｓｔａｂｌｅｗｉｔｈｉｎ１ｍｍａｎｄｔｈｅａｚｉｍｕｔｈｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｓｔａｂｌｅｗｉｔｈｉｎ５″．Ａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｒａｎｇｉｎｇｅｒｒｏｒｏｆｍｏｖｉｎｇｔａｒｇｅｔｉｓ２ｍｍ，ｔｈｅｒａｎｇｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓ５Ｈｚ，ｔｈｅａｚｉｍｕｔｈｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｉｓ０．０５°，ａｎｄｔｈｅｐｏｓｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｉｓｍａｉｎｔａｉｎｅｄａｔａｌｅｖｅｌｌｅｓｓｔｈａｎ０．２°，ｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆ

6、ｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆａｚｉｍｕｔｈａｎｄｐｏｓｔｕｒｅａｒｅ２０Ｈｚ．Ｆｒｏｍｔｈｅａｂｏｖｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｓｔａｂｌｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅａｌｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗｈｅｎｔｅｓｔｉｎｇｍｏｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｅｒｉａｌｔａｒｇｅｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｄｅｏｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｌａｓｅｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｍｏｖｉｎｇｔａｒｇｅｔ；ｒｅｍｏｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ在飞机着舰训练、靶场目标观测等大型试验上方法不仅需要一

7、系列复杂且昂贵的硬件和电［８］中，需要实时采集运动目标信息，并处理得到所需路，还需要精密的装配和测试。本文结合两类要的目标运动轨迹等特性参数。受目标运动轨迹方法的各自优势，设计出一套容易实现、对硬件要不可预知、外形尺寸较大及其他原因的影响，非接求不高、精度速度满足要求的空中目标运动参数［１－２］触的运动参数测量方法目前使用较为广泛。实时测量系统。非接触测量方法主要有以下两种：１）利用电１空中目标运动参数实时测量系统的构视、激光等手段对运动目标进