基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法制造技术

本发明专利技术公开了基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法，属于光学测量领域。首先将光电望远镜布置在测量点位，对光电望远镜调焦至目标清晰；然后对光电望远镜进行精细调平，对周围预选区域进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为基准图像；再次对光电望远镜进行粗略调平，并进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为标校图像。对基准图像和标校图像进行配准，根据标校图像相对基准图像中的像素移动和像素的空间指向角度，得到标校图像相对基准图像各方向的地物测量的相对角度误差数据。最后利用各方向的地物测量的相对角度误差完成光电望远镜的三差标定，并扩展完成调平误差，计算站址偏差，进行站址误差项的标定。本发明专利技术提高了工作效率，降低了工作难度。

【技术实现步骤摘要】
基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法
本专利技术属于光学测量领域，具体是一种基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法。
技术介绍
飞行目标跟踪测量用于观察目标的飞行过程、采集目标的飞行参数和记录目标的飞行轨迹。用于飞行目标跟踪测量的光学设备在白天标校时通常需要2～3个方位标支持，解算设备的“三差”(零位差、定向差和照准差)，且不能对设备的调平误差或站址误差等进行标定。现拍方位标标校时需要对设备进行精确调平，工作耗时相对较多；需要方位标建设，成本相对较高；车载设备需要精确定位或附加偏移测量设施，成本相对较高。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，利于具备测角和图像记录能力的光电望远镜，在经常使用的布站点位进行观测，提出了一种使用基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法，通过对地物拍摄图像并配准完成设备“三差”标定，扩展完成调平误差(垂直轴倾斜量和倾斜方向)、站址误差项标定，降低设备调平精度要求，提高工作效率和测量精度，不需建设方位标，降低成本。所述的免方位标扩展标校法，具体步骤如下：步骤一、将光电望远镜布置在测量点位，根据光电望远镜能清晰成像的最近距离和仰角限制，对光电望远镜调焦至目标清晰；步骤二、对调整好的光电望远镜进行精细调平，对周围预选区域进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为基准图像；精细调平的方法包括：垂直轴倾斜量和倾斜方向；步骤三、再次对光电望远镜进行粗略调平，对周围预选区域进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为标校图像；粗略调平是指调整到该光电望远镜的误差范围内；步骤四、对基准图像和标校图像进行配准后，根据标校图像相对基准图像中的像素移动和像素的空间指向角度，得到标定图像相对基准图像各方向的地物测量的相对角度误差数据；通过图像景物的纹理进行配准；角度误差数据包括方位角和俯仰角。步骤五、利用各方向的地物测量的相对角度误差完成光电望远镜的三差标定，并扩展完成调平误差；三差标定包括零位差、定向差和照准差；1、照准差c表达式如下：ΔAd为光电望远镜的正镜方位角度与倒镜方位角度的差值；i为光电望远镜的水平轴倾斜误差，E+为光电望远镜的正镜拍摄的俯仰角度值；2、零位差h表达式如下ΔEs为光电望远镜的正镜俯仰角度与倒镜俯仰角度的和值；3、调平差ΔEdd计算公式如下：ΔEdd＝ΔE-ΔE0＝-2Vcos(Av-A+)+2(d-d0)cosE+＝-2Vcos(Av-A+)ΔE为经纬仪俯仰角度的差值；ΔE0为拍摄基准图像中经纬仪俯仰角度的差值；V为光电望远镜的垂直轴倾斜角度；Av为光电望远镜的倾斜方向的方位角度；A+为光电望远镜拍摄图像的正镜方位角度；d为拍摄基准图像时镜筒的自重变形误差，d0为拍摄标准图像时镜筒的自重变形误差；4、定向差g计算公式如下：ΔAs为光电望远镜的正镜方位角度与倒镜方位角度的和值；g0为基准图像定向差。步骤六、利用各方向的地物测量的相对角度误差计算站址偏差，进行站址误差项的标定；具体步骤如下：步骤601、首先，分别在垂直和水平两个方向平移光电望远镜，并确定各向平移量；步骤602、对光电望远镜进行精细调平，摄取至少二组图像，标记为站址基准图像及相应平移数据。步骤603、人为对光电望远镜站址添加误差进行粗略调平，摄取至少二组图像，标记为站址标校图像。步骤604、利用站址基准图像和站址标校图像按线性关系差分获取站址误差；计算公式如下：ΔA为经纬仪方位角度的差值；Δx为站址水平面水平方向的误差值；A为经纬仪当前的方位角度；Ap为站址水平面移动方向的方位角；Δy为站址水平面垂直方向的误差值；R为站址与基准图像的距离；E为经纬仪当前的俯仰角度；ΔH为站址高度的变化量；或(ΔX0,ΔY0,ΔH0)为站址标校图坐标偏离基准图的坐标；Δp为站址标校图像中站址水平面移动方向的距离；Δp0为站址基准图像中站址水平面移动方向的距离。ΔX为站址标校图像中站址水平面水平方向的误差值；ΔY为站址标校图像中站址水平面垂直方向的误差值。本专利技术的优点在于：一种使用基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法，利用基准条件并制作基准图像，作为分离单项误差和站址修正的参考，对于常用的测量点位方法来说，能切实减少工作量，减少作业时间，提高了工作效率、降低了工作难度，减少精确获取误差项的相应附属配套设备，具有明显经济效益。附图说明图1为本专利技术一种使用基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法的流程图；图2为本专利技术零位差光轴与水平面交线示意图；图3为本专利技术垂直轴倾斜光轴与水平面交线示意图；图4为本专利技术站址高度差光轴水平面交线示意图；图5为本专利技术站址平移视轴与水平面交线示意。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细和深入描述。光电望远镜大都具备一定俯仰角的角度测量能力，方位通常为0°～360°，可对光电望远镜周围一定范围的地面及其固定附属目标进行成像，利用光电望远镜对其测量数据的变化来监测光电望远镜测量数据的变化情况，并分离系统误差，对光电望远镜测量数据进行修正，以提高设备的测量精度。基于此，本专利技术提出了一种使用基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法，如图1所示，具体步骤如下：步骤一、将光电望远镜布置在测量点位，根据光电望远镜能清晰成像的最近距离和仰角限制，对光电望远镜调焦至目标清晰；根据各设备能清晰成像的最近距离和仰角限制，预选合适的仰角，并调焦至目标清晰，预选设备周围地物尽可能清晰、地面固定物尽可能丰富、尽量避开变化较大的植被区和活动目标区域。步骤二、对调整好的光电望远镜进行精细调平，对周围预选区域进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为基准图像；精细调平的方法包括：①通过已知设备的调平差(包括垂直轴倾斜量和倾斜方向)进行精细调平。②通过拍星或其它天体、或在其它定位定向设备支持下，已经确定设备的方位零位准确指向。转动设备方位角，按预选角度，控制对设备周围预选区域进行正倒镜拍摄，记录图像及相应的测角信息，标记为基准图像；并人工干预去除植物和活动目标等区域，并记录作为后续处理自动剔除选项。步骤三、再次对光电望远镜进行粗略调平，对周围预选区域进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为标校图像；粗略调平是指调整到该光电望远镜可修正补偿允许的误差范围内；步骤四、对基准图像和标校图像进行配准后，根据标校图像相对基准图像中的像素移动和像素的空间指向角度，得到标定图像相对基准图像各方位角方向的地物测量的相对角度误差数据；图像配准处理包括：1)通过图像景物的纹理进行配准，受光影变化影响小；2)利用角度信息对基准图像和标校图像进行配对；角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法，其特征在于，具体步骤如下：/n步骤一、将光电望远镜布置在测量点位，根据光电望远镜能清晰成像的最近距离和仰角限制，对光电望远镜调焦至目标清晰；/n步骤二、对调整好的光电望远镜进行精细调平，对周围预选区域进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为基准图像；/n步骤三、再次对光电望远镜进行粗略调平，对周围预选区域进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为标校图像；/n步骤四、对基准图像和标校图像进行配准后，根据标校图像相对基准图像中的像素移动和像素的空间指向角度，得到标定图像相对基准图像各方向的地物测量的相对角度误差数据；/n步骤五、利用各方向的地物测量的相对角度误差完成光电望远镜的三差标定，并扩展完成调平误差；/n三差标定包括零位差、定向差和照准差；/n1)、照准差c表达式如下：/n

【技术特征摘要】
1.基于地物特征的光电望远镜免方位标扩展标校法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、将光电望远镜布置在测量点位，根据光电望远镜能清晰成像的最近距离和仰角限制，对光电望远镜调焦至目标清晰；
步骤二、对调整好的光电望远镜进行精细调平，对周围预选区域进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为基准图像；
步骤三、再次对光电望远镜进行粗略调平，对周围预选区域进行正倒镜拍摄，将拍摄图片标记为标校图像；
步骤四、对基准图像和标校图像进行配准后，根据标校图像相对基准图像中的像素移动和像素的空间指向角度，得到标定图像相对基准图像各方向的地物测量的相对角度误差数据；
步骤五、利用各方向的地物测量的相对角度误差完成光电望远镜的三差标定，并扩展完成调平误差；
三差标定包括零位差、定向差和照准差；
1)、照准差c表达式如下：



ΔAd为光电望远镜的正镜方位角度与倒镜方位角度的差值；i为光电望远镜的水平轴倾斜误差，E+为光电望远镜的正镜拍摄的俯仰角度值；
2)、零位差h表达式如下



ΔEs为光电望远镜的正镜俯仰角度与倒镜俯仰角度的和值；
3)、调平差ΔEdd计算公式如下：
ΔEdd＝ΔE-ΔE0
＝-2Vcos(Av-A+)+2(d-d0)cosE+
＝-2Vcos(Av-A+)
ΔE为经纬仪俯仰角度的差值；ΔE0为拍摄基准图像中经纬仪俯仰角度的差值；V为光电望远镜的垂直轴倾斜角度；Av为光电望远镜的倾斜方向的方位角度；A+为光电望远镜拍摄图像的正镜方位角度；d为拍摄基准图像时镜筒的自重变形误差，d0为拍摄标准图像时镜筒的自重变形误差；
4)、定向差g计算公式如下：



ΔAs为光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，姜志富，何梓健，王晓涵，冯旭辰，董赫，马森，骆长春，张威，陆红刚，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六三六部队，
类型：发明
国别省市：甘肃;62