一种改进的火炮身管指向视觉测量方法

身管指向测量是实现自行高炮火控系统精度闭环测试中的一个难点,为解决这一难题提出了一种改进的火炮身管指向的视觉测量方法,将视觉测角方法推广到工程实际;首先介绍了火炮身管指向的视觉测量方法的基本原理;然后运用旋转矩阵描述了标志物与火炮身管之间的相对位置关系,由此定义了3个偏差角参数,并根据身管与标志物之间的相对位置关系及其运动规律推导了高低角、方位角与外参矩阵满足的约束方程,进而解出了这两个角度;最后进行了偏差角补偿实验,实验结果表明该方法有效解决了工程实际中偏差角导致的解算不准确的问题,其高低角测量精度可达0.05°,方位角测量精度可达0.1°。

基于外极斜率匹配的自行高炮身管指向测量方法

为解决基于多目视觉的自行高炮身管指向测量中立体图像匹配多义性问题,提出运用以外极斜率匹配为基础的快速去伪匹配法,实验表明,对多幅图像匹配时,与仍采用传统的两两匹配的方法相比,该方法不需要额外的匹配约束条件,可以更有效地避免误匹配。

火炮身管指向的视觉测量方法

为解决自行高炮火控系统精度测试过程中的身管指向(高低角和方位角)这一难题,提出一个基于计算机视觉技术的非接触测量方法。测量前,在火炮身管上固定一个棋盘状平面模板作为测量标志物。首先,将Harris算法提取到的棋盘板上的角点坐标进行相机成像模型的解算(即相机标定),结合扩展卡尔曼滤波(EKF)算法得到相机的内参。然后,提取待测位置图像的角点,运用最小二乘拟合算法解出该位置的外参矩阵。最后,根据身管的运动模型以及标志物与之的相对位置关系,推导高低角、方位角与外参矩阵满足的约束方程,进而解出这两个角度。实验结果表明,本文方法的测量精度达到了0.1°以内,基本满足实际需求。

基于双目视觉的火炮身管指向全自动测量方法

火炮装备前或服役过程中需要进行身管指向测量以校正火控系统偏差。目前普遍使用双经纬仪进行身管指向测量,该方法的测量效率低,难以满足未来战场环境下火控系统的快速标校。提出了基于双目视觉的身管指向高精度、自动化测量方法,利用合作标志点分析身管转动,将身管转动分解为先后两次绕轴运动,结合铅垂线测量实现身管指向解算,利用LM(Levenberg-Marquardt)算法进行指向优化,得到身管指向最终结果。于实验室开展了半实物仿真,并在某火炮厂进行了实测验证。结果表明,火炮身管的高低角测量精度优于0.15°,其方向角测量精度优于0.12°,两姿态角的重复性偏差均优于0.0035°。所提方法具备高精度、高鲁棒性、全自动的优势,可实现未来战场环境下火炮身管指向的全自动测量。