[發明專利]一種基于攝影測量的艇載姿態穩定平臺指向精度測試方法

在審

• 申請號: 201810908206.2
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109186556A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 徐敏杰;郭凱;孟小君;李勇;陳洪林;王建勛;侯恩東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63653部隊
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉瑞東

本發明屬于指向精度測試方法領域，尤其涉及一種基于攝影測量的艇載姿態穩定平臺指向精度測試方法。本發明利用固定于姿態穩定平臺工作臺面定焦相機(兩者軸向一致且保持剛性連接)，在穩定平臺對視場范圍預設的十字靶標進行動態指向跟蹤的狀態下，控制相機拍照。事后將拍得的照片通過像素提取對比計算穩定平臺動態指向精度。進一步地，可以在視場范圍內的更遠距離上設置十字靶標進行動態指向精度測試，以消除GPS定位誤差對系統指向精度的影響。

技術領域

本發明屬于指向精度測試方法領域，尤其涉及一種基于攝影測量的艇載姿態穩定平臺指向精度測試方法。

背景技術

飛艇是一種利用輕于空氣的氣體(通常為氦氣)提供升力的浮空器，具有飛行成本低、駐空時間長、試驗保障簡便、安全可靠性較高、放飛條件需求低等特點，可掛載各類載荷執行飛行試驗任務。由于飛艇體積大、質量輕，在飛行過程易受風影響，從而導致飛行航線偏移、飛行姿態變化等，對指向及穩定性要求較高的載荷設備(天線、攝像機等)造成了極大影響。為滿足該類載荷對目標穩定指向的要求，在飛艇與載荷之間安裝姿態穩定平臺，以消除飛艇平臺飛行過程中姿態及位置變化對載荷指向的影響。

姿態穩定平臺分艇載部分和地面控制部分，艇載部分由組合導航系統、電子控制系統和雙軸旋轉系統組成。其中，組合導航系統用于測量飛艇平臺的運動參數，分別與飛艇及姿態穩定平臺同軸安裝且保持剛性連接，以確保飛行姿態參數輸入的精確性；電子控制系統以飛艇當前位姿參數及預設目標位置參數作為數據驅動，進行數據處理及轉臺控制；雙軸旋轉系統由直流力矩電機、減速機構及光電角度編碼器組成，在俯仰、方位二軸電機驅動下實現平臺上搭載的負載在各個角度保持姿態穩定，光電角度編碼器實時反饋當前轉臺轉動信息。但是在實現目標動態指向功能時，由于引入了系統安裝誤差(組合導航&載荷)、GPS定位精度誤差(組合導定位精度&目標定位精度)、光電角度編碼器數據采集精度等誤差，對平臺指向精度產生了影響，為了測試該指向精度，提出了一種基于攝影測量的艇載姿態穩定平臺指向精度測試方法。

目前穩定平臺設計研究技術在國內較為成熟，尤其是機載隨動穩定平臺系統廣泛地運用于軍事與民用領域。經調研，目前國內對穩定平臺控制系統算法模型做了較多的研究，劉偉(飛艇光電探測器穩定平臺控制系統研究，國防科學技術大學，2009年)對艇載光電探測用穩定平臺控制系統進行了研究，建立了系統伺服控制系統的理論模型，分析了陀螺隨機漂移對平臺的精度影響并進行了優化；周倩(飛艇用探測器穩定平臺控制研究，國防科學技術大學碩士學位論文，2011年)研究了光電探測器穩定平臺控制技術以及二級穩定平臺掃描軌跡控制問題，給出高精度掃描機電系統的設計建議；侯俊(基于DSP的導引頭穩定平臺伺服系統的研究，湖南工業大學，2016年)基于選取比例、微分系數自控補償控制PID算法進行穩定平臺控制器設計，并以紅外導引頭作為載荷進行平臺鎖定和跟蹤功能測試。

然而，對于指向精度測試文章報道較少，且均為靜態測試。張西龍(高精度二維轉臺指向誤差分析，長春工業大學，2012年)基于多體系統運動學理論，建立了轉臺數學模型，推導了靜止和運動兩種狀態的變換矩陣，計算了設備軸理論指向與實際指向之間的誤差；褚凱(光電控制系統指向精度CCD非接觸測量方法研究，陸軍軍官學院，2012年)以靜態指向精度為測量對象，提出了一種利用CCD圖像的非接觸測量方法，通過圖像快速匹配方法得到轉臺的方位像素坐標值，對指向精度進行了測量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是姿態穩定平臺存在指向偏差的問題。

為解決上述技術問題，本發明提出了一種基于攝影測量的艇載姿態穩定平臺指向精度測試方法，其步驟如下：

S1，將艇載姿態穩定平臺移動至開闊場地，確保組合導航設備GPS收星正常，慣導數據工作正常；

S2，將相機安裝于姿態穩定平臺工作臺面，在穩定平臺方位、俯仰軸處于零位時，保持相機X”,Y”,Z”軸系與組合導航X,Y,Z軸系匹配且保持剛性連接，確保相機位姿參數與姿態穩定平臺保持一致；