利用数字狭缝摄像技术估计弹丸速度和攻角

针对目前靶场中胶片式狭缝摄影技术的缺点和数字化改进的难点,提出了基于线阵摄像机的数字狭缝摄像技术来估计弹丸速度和攻角.该方法首先利用单台标定的摄像机配合双像器获取弹丸的立体影像,提取有限个控制点,计算弹丸速度、姿态等的初始估计值.然后利用弹丸的模拟成像与实际成像的轮廓匹配构建最优化模型,对初始估计值进行优化,最后获得弹丸的速度和攻角.通过试验验证了该方法估计弹丸速度和攻角的精确性.     

一种基于正交迭代的无人直升机着舰相对位姿估计方法

针对基于视觉的舰载无人直升机自主着舰过程中的相对位姿估计问题,选取着舰标志图像的角点特征进行求解,提出了一种基于正交迭代的位姿估计算法。该算法为满足位姿估计结果精确、鲁棒和高效的要求,采用目标空间误差作为误差函数,并基于透视投影模型给出迭代初值,相对于随机给定初始值而言,使得迭代次数减少,收敛速度提升;在迭代过程中,通过绝对定向方式来求解空间共线性误差最优值问题。仿真结果表明:该方法实时性好、精度较高,具有全局收敛性。     

三线圈滚转姿态角测量系统建模与设计

为了对制导弹药进行精确定姿,需要准确测量弹丸滚转姿态角,首先建立三线圈滚转姿态角测量系统模型,详细阐述了系统工作原理,介绍了系统硬件设计方法及软件设计思想.通过使用三个磁感应线圈传感器对人工磁场及地磁场进行测量,并结合相应滚转角解算算法,可实时计算出弹丸滚转姿态角.     

摄像机网络摄像测量中多目传递站位姿关系的最优标定

在摄像机网络摄像测量中,经常会用到多目传递站进行相邻节点间位姿关系的传递.针对多目传递站中固连的多个摄像机之间位姿关系的标定难题,提出了一种基于冗余标定的优化标定方法.首先,对多目传递站中的独立位姿关系数目、最大可测量位姿数目、最小约束数目等进行了分析和推导;然后,对典型的四目传递站间各摄像机相对位姿关系的优化标定算法...     

一种基于单幅跑道图像的无人机降落位姿测量新方法

提出了一种在无人机降落并接近跑道的过程中,在已知跑道宽度的前提下,基于单幅跑道图像测量其位姿参数的新方法.通过分析跑道消影点与无人机位姿的关系,得到消影点的图像坐标与姿态角的关系.依据摄像机共线方程,推导出了无人机位姿与跑道的世界坐标方程系数及像直线方程系数的关系.通过合理假设,对位姿参数进行了简化,求解出无人机降落过程中的位姿状态.仿真实验结果证明,方法易于实现,可满足无人机自主降落导航的应用需求.     

RGB-D传感器的标定实验分析

分析了RGB-D传感器的标定模型及标定方法,利用标定棋盘和Matlab工具箱对RGB-D传感器进行了标定。采用摄像机标定方法计算了彩色摄像机和深度摄像机的初始化参数,根据标定棋盘和标定板的共面关系计算了相对位姿的初始估计值,并采用非线性最小化方法对标定参数进行了优化。实验结果表明:标定后的彩色图像和深度图像的重投影误差较小,深度测量不确定性标准差比标定前约减小了1/2,有效地提高了RGB-D传感器的测量精度。     

30mm半穿甲弹斜侵彻陶瓷/钢复合装甲的弹着角效应研究

设计了30mm半穿甲弹斜侵彻陶瓷/钢复合靶的弹道试验,采用高速摄像记录了弹靶作用过程,研究了弹着角、弹丸位移以及背板变形挠度的图像测量方法,通过仿真验证了该方法的可行性与准确性.基于高速摄像序列图像对弹靶作用过程进行了测量分析,结合试验数据研究了弹着角对半穿甲弹侵彻效能的影响.结果表明:弹着角导致弹丸受靶板的不对称阻力作用,侧向力及侧向力矩使得弹丸在侵彻过程中不断偏转,表现为侵彻路径呈曲线;在相同速度条件下,随着弹着角的增大,侵靶时间延长,背板变形挠度减小,侵彻效能降低.     

线阵CCD在弹丸飞行姿态测量中的应用

提出应用线阵CCD技术测量飞行弹丸攻角 ,建立了测量飞行弹丸攻角的计算方法。实际测量结果表明应用单个线阵CCD可以测量飞行弹丸的一个攻角分量。对测量误差进行了分析 ,发现线阵CCD的采样频率对测量误差的影响较大     

惯导信息辅助的匹配模板校正方法

面向飞行器对地面目标的匹配系统应用,提出一种惯导信息辅助的模板校正方法.根据目标位置以及摄像机位姿信息,建立目标透视成像模型以及不同摄像机位姿下的模板校正方程;通过分析目标任意点与形心的景深关系,对校正方程进行转化并给出完整的模板校正算法.最后通过基于视景仿真技术搭建的目标模拟平台,截取不同摄像机位姿下的目标成像,并与...     

高旋弹丸弹道飞行试验的滚转角估测方法研究

为解决炮射高旋弹丸在弹道飞行试验中滚转角测量的参考比较问题,提出了一种基于太阳方位的弹丸滚转角估测方法。在给出了基于太阳方位的弹丸滚转角估测原理后,建立了一种视场中心角可变的太阳光可视模型,并给出了依据实际靶场射向及试验时间的光测应用方法与设计步骤,包括光测参数设计、光测时间窗口获取、滚转角估测计算及其估测误差分析。全弹道飞行试验验证了文中描述的利用太阳方位角的弹丸滚转角测量方法可行性。     

Study on performance degradation and failure analysis of machine gun barrel

An increase in the use of the gun barrel will cause wear of the inner wall, which reduces the muzzle velocity and the spin rate of the projectile. The off-bore flight attitude and trajectory of the projectile also change, affecting the shooting power and the accuracy. Exterior ballistic data of a high-speed spinning projectile are required to study the performance change. Therefore, based on the barrel's accelerated life test, the whole process of projectile shooting is reproduced using numerical simulation technology, and key information on the ballistic performance change at each shooting stage are acquired. Studies have shown that in the later stages of barrel shooting, the accuracy of shooting has not decreased significantly. However, it is found that the angle of attack of the projectile increases as the wear of the barrel increases. The maximum angle of attack reaches 0.106 rad when the number of shots reaches 4300. Meanwhile, elliptical bullet hole has appeared on the target at this shooting stage. Through combining external ballistic theory with simulation results, the primary reason of this phenomenon is found to be a significant decrease in the muzzle spin rate of the projectile. At the end of the barrel life, the projectile muzzle spin rate is 57.5% lower than that of a barrel without wear.     

基于图像信息的坦克目标姿态估计技术研究

信息化条件下的战争要求坦克具有网络化打击的能力,能自主完成威胁评估和火力分配任务。这些任务以获取敌方目标的火力指向、攻防状态等信息为前提,与姿态信息相关联,因此,研究坦克姿态估计技术意义重大。对现有的一些单目姿态估计方法进行分类;讨论了部分方法估计坦克姿态的可行性;阐述了坦克姿态估计存在的问题和难点;对姿态估计技术提出了建议,供后续的研究参考。     

坦克底盘角振动对火炮射击精度影响机理研究

实车试验表明,在行进间射击试验时,当车辆超过一定车速(行进间射击车速)时,射击精度或射击命中率会发生大幅度的下降。针对这个问题,建立了坦克底盘角振动导致的射击偏差的数学模型;并结合实车试验数据,对射击延迟时间内底盘角振动造成的火炮射击偏差进行了全面分析。分析研究表明:在相同的行驶车速条件下,车辆底盘角速度、姿态角变化量随着射击延迟时间的增大而增大;在相同的射击延迟时间内,车辆底盘角速度、姿态角变化量与射角偏差随着行驶车速的增大而增大;其中射角偏差引起的目标距离偏差是弹丸横向速度导致的目标距离偏差的3倍~5倍。因此,随着行驶车速增加而增加的射角偏差增大是行进间射击车速受限的主要原因。     

高速旋转弹位置与姿态测量数据分析方法

精确的弹箭位置与姿态测量数据是提高制导弹箭射击精度的基础。通过分析高速旋转弹位置与姿态传感器的量测噪声,采用卡尔曼滤波方法进行误差估计,以提高测量精度。基于高速旋转弹质心运动和角运动方程,建立了系统状态方程;根据全球定位系统和地磁传感器的测量原理,建立了量测方程;以某弹飞行数据为例,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)和无味卡尔曼滤波(UKF)分别对弹箭的位置和姿态进行最优估计。仿真结果表明,采用上述方法可有效减少系统误差,并使综合误差进一步降低,射程与高度误差均控制在±1 m,攻角和侧滑角误差分别为±0.02 rad和±0.01 rad,可满足工程应用的要求。     

利用星载相机成像信息进行卫星姿态确定的方法(英文)

随着卫星定姿精度要求的日益提高,仅用常规卫星敏感器已经不能满足高精度定姿要求,针对该问题,提出一种利用星载相机的单点成像信息进行卫星姿态确定的算法,根据相机成像原理推导出卫星姿态角与像点位置的关系,结合数字相机的特殊成像方式,建立了用误差四元数描述的线性相机测量残差模型,并给出联合常规姿态敏感器进行联合姿态确定的方案.仿真结果证明星载相机的信息的引入使得稳态姿态估计精度由0.002 6°提高到0.000 69°,并且加快了滤波收敛速度.     

捷联惯性+星光修正组合导航研究

针对捷联惯性导航系统的初始对准误差所造成的导航误差,提出了捷联惯性+星光修正组合导航方案。利用光学导引头得到的星体观测值,估计初始对准误差,进而修正捷联惯性导航的姿态角、速度和位置。推导了捷联惯性+星光修正组合导航算法,得到了初始对准误差的估计公式和速度、位置的修正矩阵,并通过仿真分析证实了方案的可行性和算法的有效性。     

地面目标特征识别与无人飞行器位姿估计

针对小型无人飞行器位置姿态估计问题,提出了一种基于视觉图像目标特征的相对位姿估计算法。应用Camshift算法获取目标初始位置,利用非线性尺度空间下的KAZE特征进行跟踪区域特征点提取,与源目标特征点进行匹配,得到精确的目标位置信息,实现了在图像平面内的目标快速跟踪,并得到机体轴系下无人飞行器与目标间相对位置和姿态角的估计值。对算法进行了实验验证,具有优良的跟踪性和实时性。     

舰艇姿态对雷达测量误差的影响分析

为了研究舰艇姿态对雷达测量误差的影响,分析了雷达测量过程中引入舰艇姿态误差的机理.。采用对误差传递过程进行建模的方法,建立了包含舰艇姿态因素的雷达测量误差模型。通过该模型分析了舰艇姿态角误差对雷达测量目标距离、方位角和高低角误差的不同影响,得出雷达测距误差不受姿态角误差影响,方位角误差与艏向角误差呈线性关系,高低角误差受纵摇角与横摇角误差影响,并随目标方位按正弦规律变化的结论。计算机仿真结果验证了结论的正确性。