1 南京林业大学林学院, 江苏 南京 210037
2 南京林业大学南方现代林业协同创新中心, 江苏 南京 210037
3 南京六合平山林场发展有限公司, 江苏 南京 211500
由于受到角度、距离等因素影响,同种地物反射的激光强度数据存在较大的偏差,需要建立校正模型使强度数据能准确反映地物信息,并快速提取。从激光雷达测距方程出发,设计校正实验,运用多项式模型拟合强度数据校正方程,通过定义其标准值,改正距离和高度影响下的反射强度。采用阈值法和随机森林法进行立木枝叶分离。利用二次多项式对七类材质分别进行校正,校正后各材质强度数据级差均小于0.1,不受距离、高度影响,可以区分主干和叶片;活立木强度数据经过校正可以得到枝叶分离的阈值;随机森林法的最终分类效果较好,两树种叶模型校正分类精度分别为91.5%和84.3%。本研究建立的校正模型方法,对自然漫反射目标物的激光强度数据能够进行较为精确的校正,选用的自然立木验证实验校正成功,为进一步进行立木的枝叶分离提供了可能性。
测量 激光反射率 强度改正模型 地面三维激光扫描 单站扫描 枝叶分离
1 中国华阴兵器试验中心，陕西华阴 714200
2 中国科学院光电技术研究所，四川成都 610209
针对激光光轴与经纬仪跟踪光轴的轴间距离(移轴)以及光轴平行性误差造成经纬仪跟踪位置与激光指向位置不一致问题开展研究。对离轴和平行性误差的影响进行了分析，表明大的移轴量和平行性误差将导致激光指向和经纬仪跟踪指向的不一致，进而导致激光测距盲区增大、作用距离下降、目标定位精度降低等问题。提出一种基于偏置跟踪的激光指向动态修正方法，通过使目标始终位于激光光束中心，同时使得激光测距位置和经纬仪跟踪锁定位置保持一致，有效解决了激光边缘能量下降对作用距离的影响，针对某型经纬仪可使目标的测距盲区从 1 km下降到 82 m。同时针对偏置跟踪算法需要目标初始距离以启动偏置跟踪的问题，提出初始距离未知目标一维搜索方法，大大提高了对初始距离未知目标的搜索效率。本文方法较好地解决了经纬仪跟踪位置与激光指向位置的一致性问题，大大降低了对激光光轴与经纬仪跟踪光轴的移轴与平行性限制。
激光单站测量 移轴 平行性误差 偏置跟踪 一维搜索 single laser ranging thodolite off boresight parallelism eeror bias tracking one-dimensional search
1 中国华阴兵器试验中心, 陕西 华阴 714200
2 现代控制技术研究所, 陕西 西安 710054
为了解决靶场姿态测量系统中远距离单站测量易出现不稳定解或解不收敛的难题,从而为靶场常规中远距离光学单站姿态处理提供可行方案,在某参与计算特征点物距可获取的前提下,提出了一种物距辅助的单站姿态信息获取方法;首先提出物面连续离散化等效计算像长的方法,在此基础上,以像长为匹配元素建立单站透视姿态测量模型,然后以炮管为例对算法进行试验验证,最后对关键影响因素进行误差分析。结果表明:偏航角、俯仰角相对真值的均方根误差分别为0.97°、0.90°;所提方法可拓展至飞机类非轴对称回转体目标单站飞行姿态的处理。
测量 摄像测量 单站姿态 离散化等效 物距辅助
1 中国电子科技集团公司 第三十八研究所，安徽 合肥 230088
2 孔径阵列与空间探测安徽省重点实验室，安徽 合肥 230088
针对固定单站平台，提出一种基于方位测量和速度估计的固定单站对运动目标定位及跟踪的模型算法。该模型算法利用多次的方位测量和对目标速度的估计来解算运动目标的位置航迹，再利用交互多模型滤波技术对目标航迹进行滤波跟踪和预测。仿真实验中利用卫星工具包 (STK)建模工具构建了典型场景，并分析了目标航迹的定位精确度及跟踪效果，对于位置固定的电子侦察系统和无源探测系统具有较为广泛的工程应用价值。
方位测量 速度估计 运动目标 固定单站 azimuth measurement velocity estimation motion target single fixed station 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 69
目前，靶场姿态测量以多台套交会测量为主，对于单站姿态测量尚没有较好的解决方案。为了解决该问题，以投影轴对称目标为例，提出了一种基于中轴线像长匹配的单站姿态测量方法。将透视投影拓展为2种等效形式，将体现目标姿态状态的中轴线向像面透视投影，可获得中轴线的投影像长或在等效物面的等效物长，根据目标中轴线的先验长度、相机内外参数及成像信息，经像长匹配即可获取目标的偏航角和俯仰角；实际工程试验验证了该算法的可行性，偏航角精度为1.7°， 俯仰角精度约1°，满足靶场单站测姿需求；并对姿态测量模型关键因素进行了误差分析。该方法可适用于非投影轴对称目标。
像长匹配 单站姿态测量 投影轴对称目标 透视投影等效形式 image length matching single station pose measurement projected-axisymmetric target equivalent form of perspective projection
根据飞机地面最小操纵速度试飞的光电测试需求, 提出一种基于前视跑道图像的飞机偏心距精确测量技术, 通过在飞机中后段机腹中心线上加装前视高速数字摄像机, 获取飞机运动时跑道及飞机起落架的前视序列图像, 通过图像判读获取飞机主起连线与跑道标识线交点的亚像素坐标, 在摄像机测量参数高精度标定的基础上, 根据摄影测量的单站定位原理精确解算交点在物方空间坐标系下的坐标, 进而获取飞机偏离跑道中心线的距离。飞行试验测试结果表明, 该测量方案切实可行, 数据直观可靠, 可实现3 cm的测量精度, 完全满足试飞测试任务需求。
高速数字摄像机 摄像机标定 前视跑道图像 偏心距 单站定位 high-speed digital camera calibration forward-looking runway image departure distance single-station location
提出了一种基于灭点理论的目标姿态角单站测量方法,利用单台光测设备的参数信息和目标在图像上的灭点位置计算目标特征直线的方向,从而获得目标的姿态信息.同时给出了灭点精度评价指标,可作为姿态测量精度的评价标准和加权融合时的权重因子.通过模拟实验和实物实验验证了方法的可行性和准确性.该方法与中轴线法测量偏差均值为0.2°,表明所给出的方法对类柱状目标的姿态测量具有精度高、易于实现的特点.
姿态测量 灭点 单站 图像处理 attitude measurement vanishing point monocular image processing
综合利用到达方位角(DOA)和到达时间差(TDOA)等信息, 建立单站无源定位系统的状态模型和观测模型, 应用多维情形的二阶插值公式构造新型非线性滤波算法, 而不需计算非线性函数的偏导,使得计算简化。仿真结果表明, 用该算法可替代扩展卡尔曼滤波器(EKF)应用于单站无源定位中, 能获得更为准确且收敛更快的定位结果。
单站无源定位 非线性滤波 Cholesky分解 扩展卡尔曼滤波 single observer passive location nonlinear filtering Cholesky factorization Extended Kalman Filtering(EKF)
针对方位角和俯仰角存在异常误差影响机载单站三维无源定位结果准确性的问题,提出一种鲁棒的递推最小二乘(RRLS)定位算法.在最小二乘(LS)解的基础上,利用M估计原理求出目标位置的鲁棒估计形式.为保证定位的实时性,推导了鲁棒的递推最小二乘算法,并选取IGGⅢ权函数作为等价权函数.理论分析表明,RRLS算法能够准确识别异常误差,通过降低异常观测数据的权值来减小其对定位准确性的影响.仿真结果表明,在两角存在异常误差时,RRLS算法具有良好的抗异常误差能力,保证了定位结果的有效性和快速收敛.
机载单站定位 无源定位 递推最小二乘估计 鲁棒估计 等价权函数 single-observer locating passive location recursive least squares estimation robust estimation equivalent weight function
1 中国人民解放军61906部队, 河北 廊坊 065001
2 解放军信息工程大学信息工程学院, 郑州 450002
3 中国人民解放军65022部队, 沈阳 110000
在单站无源定位系统中, UKF算法由于采用UT变换, 算法的性能虽然要优于EKF及衍生算法, 但是增加了计算量。为了减小UKF算法的计算量, 易于算法的实时实现, 提出了一种基于施密特正交变换的UKF滤波算法。该算法在遵循采样点选取准则的前提下, 对所选取的采样点进行施密特正交变换, 减少了采样点的数量。计算机仿真结果表明, 该算法在保证定位跟踪滤波精度的前提下减小了计算量, 提高了计算效率。
单站无源定位 施密特正交变换 采样策略 single-observer passive location Schmidt orthogonal transform UKF Unscented Kalman Filter (UKF) sampling strategy
