基于双像机的不稳定测量平台静基准转换技术研究

作     者：李玉广 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张小虎

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：测量平台 静基准 GPS OEM板 参考标志物 误差 

摘      要：测量设备中的基座是支撑其上测量仪器的基础,在多种因素的综合作用下容易产生俯仰、横滚、偏航等姿态的随机变化,从而成为不稳定测量平台。由于这种测量平台不稳定性的存在,使得其上仪器的测量结果加入了平台晃动引起的误差,降低了测量精度,制约了这类测量设备的广泛应用。针对在不稳定测量平台上进行高精度测量这一类问题,本文提出了一种基于双像机的不稳定测量平台静基准转换方法,其基本原理是将双摄像机固连在不稳定测量平台上,拍摄地面上作为静态基准的参考标志物,分析得到测量平台相对于基准的位置姿态变化,据此对其上仪器的测量结果进行误差修正,从而消除测量平台的不稳定误差,达到高精度测量的目的;设计了基于双像机的不稳定测量平台静基准转换系统方案;分析了像机初始对准角度误差的影响;重点研究了系统实现所涉及的关键技术——参考标志物的制作以及图像特征点亚像素跟踪定位技术、基于GPS OEM板时间码的数据误差修正系统时统方法研究;最后验证了系统设计方案的可行性和正确性。 论文的主要工作包括： 1、分析了目前精密测量工程领域对不稳定测量平台静基准转换技术的需求现状,介绍了常见的姿态测量方法。 2、研究了基于双像机的不稳定测量平台静基准转换的方法,分析了像机初始对准角度误差的影响,与基于单像机的不稳定测量平台静基准转换方法进行了比较。 3、根据基于双像机的不稳定测量平台静基准转换方法原理,设计了系统的总体方案,分别从软件和硬件两方面对系统做了详细的介绍,分析了系统实现所涉及的关键技术。 4、分析了光源设计所要考虑的四个要素,制作了基于LED的十字丝参考标志物并实现了参考标志物图像特征点的亚像素跟踪定位。 5、提出了基于GPS OEM板时间码数据误差修正系统时统方法,研究了GPSOEM板授时原理,实现了GPS OEM板与计算机的串口通信,研究了CPU高精度计时原理。 实验数据验证了本文提出的基于双像机的不稳定测量平台静基准转换方法的可行性、稳定性和精确性,可应用于工程领域。