靶场光测设备目标检测与定位定姿技术研究

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1、？－１硕士学位论文靶场光测设备目标检测与定位定姿技术研究作者姓名乜铁宁学校导师姓名、职称李小平教授企业导师姓名、职称柴敏高工申请学位类别工程硕士学校代码10701学号1513322962分类号TJ760密级公开西安电子科技大学硕士学位论文靶场光测设备目标检测与定位定姿技术研究作者姓名：乜铁宁领域：航天工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：李小平教授企业导师姓名、职称：柴敏高工学院：空间科学与技术学院提交日期：2018年4月Researchesontargetdetectionpo

2、sitionandattitudeofopticalmeasurementAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinAerospaceEngineeringByNieTieningSupervisor:LiXiaopingTitle:ProfessorSupervisor:ChaiMinTitle:SeniorEngineerApril2018西安电子科技大学学位论文独

3、创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律责任。本人签名：曰期：也政３西安电子科技大学关于论文使用授权的

4、说明？本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定．，即研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论、。文发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：ｋ：曰期：曰期摘要摘要航天测量系统中的光学测量是指传统的电影摄像测量和新发展

5、起来的电视、红外、激光等数字跟踪测量技术。光学测量设备包括光电经纬仪、光电望远镜和激光测距仪，光电经纬仪以及光电望远镜通记录的是目标在约定的测量坐标系中的方位角和高低角，激光测距仪记录的是激光测距仪到目标的距离。其优势在于稳定可靠，测量精度高，观察方便直观，不增加箭体载荷，不受“黑障区”和地面杂波干扰影响等优点；缺点是测量距离较近和受天气影响较大。在导弹、运载火箭飞行试验保精度弧段内，光测设备精度较高，一般与无线电测量设备配合布站，配合完成导弹火箭飞行试验的任务。光学事后处理的任务是将光学设备的记录数据经过一系列数

6、学计算后求得飞行目标在某一指定的坐标系中的位置、速度、加速度等外弹道参数，目的在于检验飞行器设计指标与试验飞行的差距，在改进提高飞行器性能和靶场实验综合能力上均具有重要的实际意义。本文立足于靶场光测图像预处理以及后续数据处理的工程应用，研究火箭目标照片的信息提取、多测元目标联合定位、箭体姿态确定等技术，提高光测事后数据处理的可靠性，减少人员的重复劳动量，弥补了传统算法在某些极端情况下无效的短板。首先介绍了光学测量手段在飞行测控中的意义，以及光学前端测量设备以及事后数据处理技术的国内外现状。介绍了目前实际任务中数据处

7、理的流程，包括测量图片附属信息的获取、空间时间配准、光学设备系统误差修正，简单介绍了定位定姿的经典算法。其次，讨论了光学设备测元（测角、测距）以及GNSS伪距测元的约束方程及解算方法，解决了传统方法在特殊时段无效的问题。针对靶场环境复杂，烟雾、逆光情况出现较多的实际，提出了一种利用箭体轮廓线和合作测量环的联合定姿算法，该方法利用了目标轮廓边缘和测量环边缘与圆柱形箭体的相对关系，在成像不佳的情况下仍可得到箭体的姿态信息。分析梳理了火箭尾喷口、尾焰的特点及判定准则，并提出了一种图像检测窗的预测方法，研究了基于sciki

8、t-image算法库的尾喷口和箭体边缘自动检测方法，将以上方法应用到实际任务中进行验证，效果较好。最后，结合上文介绍的各种算法和工程实际，与事后数据处理的其他经典方法相结合，设计实现了一套适用于不同设备图像记录格式的图像判读系统，可以准确提取时标、测角、测距等图片附属信息，并具备自动判读、图像回放、等常用功能。在实际应用中，根据用户的意见，对人机交互进行改进