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多传感器远距离弹道测试系统与数据融合算法研究

作　者: 李双军
导　师: 曾光宇
学　校: 中北大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 交会测量图像处理 B样条曲线数据融合
分类号: TJ06
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 79次
引　用: 1次
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内容摘要

在靶场常规试验中,外弹道参数的获取是靶场弹道测试的主要任务,随着高新技术武器打击的远程化,靶场测试能力也要求实现远程化、精确化。目前,由于靶场单台设备的测试能力有限,且基于角度测量设备的测试误差会随着测试距离增加而呈线性增加,远远无法满足远距离弹道测试的要求,因此,为了实现远程弹道的测试,研究多台套、多类型测量设备协同工作、接力测量具有非常重要的意义。本文通过分析靶场测试中相关坐标关系,根据光学设备交会测量原理,提出了多台套光电经纬仪接力测量模型。本文主要分为以下几个环节①弹丸空间位置的获取：在交会测量时,本文首先阐述了弹丸与弹丸图像之间关系,再通过图像处理技术获取到弹丸在像平面上的质心位置,最后根据成像原理和双站交会测量知识,计算出弹丸的空间位置坐标。②数据的平滑拟合：由弹丸的空间坐标连成的弹道曲线不光顺甚至出现震荡现象,我们需要通过平滑拟合的方法进行弹道光顺,本文通过对几种常用的平滑拟合方法进行理论分析、试验对比,最终确定出适合弹道数据拟合的三次样条多项式拟合算法。③弹道的拼接融合：为得到完整的弹道曲线,需要对多段弹道曲线进行拼接融合。拼接时,在两弹道相交处往往会出现弹道跳跃或弹道相交的现象,针对这两种情况,本文采用自适应的B样条弹道曲线融合方法,以得到完整光顺的弹道曲线。本文首先对多台套的光电经纬仪接力测量模型作了详细论述,并对每章节提到的方法进行了仿真验证,再根据靶场提供的实验数据,经过坐标转换、弹道数据平滑拟合和弹道拼接融合,最终计算出完整的弹道曲线。实验证明,本方法可行。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 研究背景及意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-12
    1.2.1 国内外测量技术研究状况  8-11
    1.2.2 国内外数据融合技术研究状况  11-12
  1.3 论文组织内容及主要结构  12-14
2 靶场测量方式及常用坐标关系  14-27
  2.1 常用坐标系及其关系  14-17
    2.1.1 常用坐标系的建立  14-15
    2.1.2 弹丸像点T_(li)的坐标转换  15-17
  2.2 光学设备组网布站的模型  17-21
    2.2.1 测量模型的建立  17-18
    2.2.2 测量模型及其推导  18-19
    2.2.3 脱靶量分析  19-21
  2.3 雷达及其组网布站模型介绍  21-26
    2.3.1 3RR交会测量原理  21-22
    2.3.2 3RR交会测量方法  22-26
  2.4 本章小结  26-27
3 靶场图像的采集与处理  27-38
  3.1 图像处理的意义  27
  3.2 图像预处理  27-30
    3.2.1 图像的灰度化  28
    3.2.2 图像的平滑滤波  28-30
  3.3 图像的识别  30-33
    3.3.1 背景已知的弹丸获取  31
    3.3.2 背景未知的弹丸获取  31-33
  3.4 质心的计算  33
  3.5 仿真实验  33-37
  3.6 本章小结  37-38
4 弹道数据的平滑拟合  38-49
  4.1 主要的平滑拟合技术  38-46
    4.1.1 五点二次和三次平滑拟合  38-41
    4.1.2 最小二乘法拟合  41-43
    4.1.3 三次样条函数多项式拟合  43-46
  4.2 实验分析  46-48
  4.3 本章小结  48-49
5 弹道拼接融合算法及实验分析  49-68
  5.1 数据融合方法  49-53
    5.1.1 数据融合  49-50
    5.1.2 测量数据融合模型  50
    5.1.3 测量信息融合方式  50-53
  5.2 多传感器弹道层融合  53-58
    5.2.1 有交点型融合  53-57
    5.2.2 无交点型融合  57-58
  5.3 验证实验  58-67
  5.4 本章小结  67-68
6 总结与展望  68-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间所取得的研究成果  74-75
致谢  75

多传感器远距离弹道测试系统与数据融合算法研究

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