【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光電，具體涉及一種機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法。
技術介紹
1、機載光電載荷的一項重要功能是通過激光測距對目標進行地理定位，但是在定位過程中，光電載荷會產生兩方面的安裝誤差：一方面是在裝配階段，光電載荷每個轉軸的框架角零位與光電載荷光軸瞄準線的零位會存在安裝誤差，當框架角處于零位時，瞄準線并不一定處于零位；另一方面，為了提高光電載荷的抗沖擊振動性能以及穩定性，光電載荷與工裝之間往往通過減振器進行連接，再加上裝配誤差的影響導致光電的本體坐標系和載機本體坐標系并不重合。以上安裝誤差的存在會對目標定位的精度產生較大的影響，因此，需要對安裝誤差進行標定并通過算法進行補償，以提高目標定位的精度。
2、目前對于安裝誤差的標定主要有兩種方法，一種是在實驗室條件下利用精密光學儀器進行反復的測試、調整和標校，該方法花費時間較長，且對環境和人員的要求較高。另一種方法是將光電載荷掛裝于載機上之后，通過設定特定的飛行航路進行目標定位，通過記錄和分析數據實現安裝誤差的標定，由于該方法需要進行實際掛飛，因此標定成本較高。特別在實際應用情形中，光電載荷可能會存在反復拆裝的情形，每一次重新拆裝之后均需要重新對安裝誤差進行標定，需要耗費較大的人力物力。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有機載光電載荷安裝誤差標定方法標校過程復雜，效率低且耗費人力物力的不足之處，而提供了一種機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，本專利技術方法將光電載荷與載機工裝安裝基準面的方位、俯
2、為實現上述目的，本專利技術所提供的技術解決方案是：
3、一種機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：
4、步驟1、考慮光電載荷與載機工裝安裝基準面的方位、俯仰和橫滾的安裝誤差，以及光電載荷方位框架角零位和俯仰框架角零位分別與所對應的光軸瞄準線零位的安裝誤差，建立安裝誤差對目標定位誤差影響的數學模型，所述數學模型用于計算獲得目標84橢球地理坐標；
5、建立數學模型過程中，統一使用東北天地理坐標系以及右前上本體坐標系，并定義光電方位角對應于光電載體右前上連體坐標系的z軸、光電橫滾角對應于光電載體右前上連體坐標系的y軸、光電俯仰角對應于光電載體右前上連體坐標系的x軸；
6、步驟2、確定一固定合作目標，選擇比合作目標高預定高度的一位置作為光電載荷觀測點；
7、步驟3、通過慣性導航源測量獲得目標84橢球地理坐標；
8、步驟4、在不同光電框架角組合下進行測距采樣，獲取激光測距數據、慣導數據及光電框架角數據；
9、步驟5、設計光電載荷安裝誤差角組合的定位誤差優化指標：
10、步驟5.1、根據步驟1建立的數學模型及激光測距數據，計算目標84橢球地理坐標；
11、步驟5.2、利用步驟4得到的測距采樣結果，根據以下公式計算每一組光電框架角組合的定位誤差均方根，
12、
13、式中，δl、δb和δh分別為通過步驟5.1計算得到的目標84橢球地理坐標與通過慣性導航源測量得到的目標84橢球地理坐標之間在經度、緯度和高度方向的距離差，n為光電框架角組合數量，i＝1,2,3,...,n；
14、步驟5.3、將不同組光電框架角組合的定位誤差均方根相加，并以以下指標作為光電載荷安裝誤差角組合的定位誤差優化指標：
15、
16、步驟6、對于數學模型中每個安裝誤差設定一取值范圍，分別在對應取值范圍內以設定離散尺度進行均勻離散，離散后以步驟5設計的定位誤差優化指標為目標進行優化計算，得到對應安裝誤差角。
17、進一步地，所述步驟1包括以下步驟：
18、步驟1.1、考慮每個框架角零位與所對應光軸瞄準線零位的安裝誤差，將光電瞄準線坐標系as經方位和俯仰框架角旋轉至光電載荷本連體坐標系ab，得到坐標旋轉矩陣tbs：tbs＝tz(qa+δa)tx(qe+δe)；
19、式中，tz和tx分別為繞z軸和x軸的坐標旋轉矩陣，qa和qe分別為光電方位角和俯仰角，δa和δe分別為光電載荷方位框架角零位和俯仰框架角零位與所對應的光軸瞄準線零位的安裝誤差；
20、步驟1.2、將光電載荷連體坐標系ab經橫滾、俯仰和方位角度旋轉至載機本體坐標系ap，該橫滾、俯仰和方位角度分別取光電載荷與載機工裝安裝基準面的橫滾、俯仰和方位安裝誤差；則得到坐標旋轉矩陣tpb為：tpb＝tz(δaz)tx(δel)ty(δro)；
21、式中，ty為繞y軸的坐標旋轉矩陣，δro、δel和δaz分別為光電載荷與載機工裝安裝基準面的橫滾、俯仰和方位安裝誤差；
22、步驟1.3、將載機本體坐標系ap經載機橫滾姿態角γ、俯仰姿態角β和方位姿態角α旋轉至當地地理坐標系ag，則得到坐標旋轉矩陣tgp＝tz(α)tx(β)ty(γ)；
23、步驟1.4、將當地地理坐標系ag經緯度b和經度l旋轉至地心地固坐標系ae，得到坐標旋轉矩陣
24、步驟1.5、建立84橢球坐標系到地心地固坐標系的轉換方程：
25、
26、其中，h為高度，e為橢圓第一偏心率，a為地球橢球長半軸；
27、步驟1.6、建立地心地固坐標系到84橢球坐標系的轉換方程：
28、
29、步驟1.7、設定初始瞄準線矢量為l0＝[0,0,-1]t，利用步驟1.1-步驟1.4得到的坐標旋轉矩陣將瞄準線矢量轉換至地心地固坐標系下，得le＝tegtgptpbtbsl0；
30、步驟1.8、利用步驟1.5建立的轉換方程，將利用慣導測量的光電載荷地理坐標轉化為光電載荷地心地固坐標cpe；假定光電載荷與目標之間距離為直線距離，則得到目標在地心地固坐標系下的坐標計算公式為：cte＝cpe+le；
31、步驟1.9、利用步驟1.6建立的轉換方程和步驟1.8得到的計算公式，轉換得到目標84橢球地理坐標的計算公式ctg。
32、進一步地，所述步驟4中，在不同光電框架角組合下進行測距采樣，獲取激光測距數據、慣導數據及光電框架角數據的具體步驟包括：
33、步驟4.1、設定若干光電載荷方位角度和俯仰角度，并根據所設定的光電載荷方位角度和俯仰角度組合得到多組光電框架角組合；
34、步驟4.2、將光電載荷、激光測距機和慣導架設在光電載荷觀測點，轉動光電載荷，使光電載荷處于一組光電框架角組合位置附近時其瞄準線對準步驟2確定的固定目標點，在目標跟蹤狀態下在一設定時間段內進行激光測距采樣，得到該組光電框架角組合下的激光測距數據、慣導數據及光本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，所述步驟1包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，所述步驟4中，在不同光電框架角組合下進行測距采樣，獲取激光測距數據、慣導數據及光電框架角數據的具體步驟包括：
4.根據權利要求3所述機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，所述步驟4.1中，設定的光電載荷方位角度為-80°、0°和80°，設定的光電載荷俯仰角度為-80°、0°和20°，根據所設定的光電載荷方位角度和俯仰角度組合得到9組光電框架角組合。
5.根據權利要求4所述機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，所述步驟4.2中，在目標跟蹤狀態下進行1min激光測距采樣。
6.根據權利要求1或5所述機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，所述步驟6中，對每個安裝誤差設定的取值范圍分別為：
7.根據權利要求6所述機載光
8.根據權利要求1所述機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，所述步驟6中，以步驟5所設計的優化指標為目標，采用遺傳算法進行優化計算。
...【技術特征摘要】
1.一種機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，所述步驟1包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，所述步驟4中，在不同光電框架角組合下進行測距采樣，獲取激光測距數據、慣導數據及光電框架角數據的具體步驟包括：
4.根據權利要求3所述機載光電載荷安裝誤差地面靜態快速標定方法，其特征在于，所述步驟4.1中，設定的光電載荷方位角度為-80°、0°和80°，設定的光電載荷俯仰角度為-80°、0°和20°，根據所設定的光電載荷方位角度和俯仰角度...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張衛國，程勇棟，李杰，段文博，袁屹杰，趙創社，董期林，伊興國，王馬強，種澤中，惠進，
申請(專利權)人：西安應用光學研究所，
類型：發明
國別省市：
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