光學(xué)跟蹤測量數(shù)據(jù)處理內(nèi)容簡介

本書以航天工程為背景，系統(tǒng)闡述了光學(xué)跟蹤測量原理、數(shù)據(jù)獲取、誤差分析與處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與評估、箭體漂移與姿態(tài)確定、目標(biāo)彈道確定與精度估計(jì)等相關(guān)技術(shù)。全書共分7章，第1章介紹了光學(xué)跟蹤測量有關(guān)內(nèi)容；

第2章介紹了光學(xué)跟蹤測量設(shè)備；第3章介紹了事后光測數(shù)據(jù)獲取技術(shù)；第4章介紹了光測數(shù)據(jù)誤差分析與誤差修正處理知識；第5章介紹了光測數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與評估；第6章介紹了箭體姿態(tài)與漂移光測數(shù)據(jù)處理技術(shù)；第7章介紹了運(yùn)載火箭飛行彈道的光測數(shù)據(jù)處理技術(shù)。本書合理吸收了作者及其所在單位20多年相關(guān)工作的系列性研究成果，并結(jié)合航天工程實(shí)踐給出了大量的應(yīng)用效果和仿真實(shí)例，對光測數(shù)據(jù)處理理論和應(yīng)用都具有重要參考價(jià)值。本書可供光學(xué)跟蹤測量、光學(xué)數(shù)據(jù)處理及航天測控系統(tǒng)工程等專業(yè)的本科生、研究生學(xué)習(xí)。書中內(nèi)容和方法也可供航空測量與航天測控等工程領(lǐng)域的技術(shù)人員參考使用

第1章概論

1.1光學(xué)跟蹤測量在航天測控網(wǎng)中的作用

1.2國內(nèi)外光學(xué)測量發(fā)展現(xiàn)狀

1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀

1.2.2國內(nèi)發(fā)展情況

1.3航天器光學(xué)跟蹤測量數(shù)據(jù)處理若干關(guān)鍵技術(shù)

參考文獻(xiàn)

第2章光學(xué)跟蹤測量設(shè)備

2.1高速電視測量系統(tǒng)

2.1.1系統(tǒng)工作原理

2.1.2系統(tǒng)組成及功能

2.2經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)

2.2.1系統(tǒng)工作原理

2.2.2系統(tǒng)組成及功能

2.3實(shí)況記錄儀測量系統(tǒng)

2.3.1系統(tǒng)工作原理

2.3.2系統(tǒng)組成及功能

2.4光電望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)

2.4.1系統(tǒng)工作原理

2.4.2系統(tǒng)組成及功能

參考文獻(xiàn)

參考文獻(xiàn)

第3章事后光測數(shù)據(jù)獲取

3.1判讀儀

3.1.1視頻圖像判讀儀工作原理與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1.2膠片判讀儀工作原理與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.2光學(xué)畸變與校準(zhǔn)

3.2.1視頻圖像判讀的光學(xué)畸變校準(zhǔn)處理

3.2.2膠片判讀的區(qū)域化畸變校準(zhǔn)處理

3.2.3視頻圖像判讀細(xì)分技術(shù)

3.3光學(xué)測量數(shù)據(jù)獲取與格式

3.3.1視頻圖像和膠片測量數(shù)據(jù)記錄格式

3.3.2光測數(shù)據(jù)的量綱復(fù)原

3.4判讀系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)標(biāo)定方法

3.4.1視頻圖像判讀系統(tǒng)標(biāo)定方法

3.4.2膠片判讀系統(tǒng)標(biāo)定方法

參考文獻(xiàn)

第4章光測數(shù)據(jù)誤差分析與修正處理

4.1跟蹤誤差與修正

4.1.1跟蹤誤差

4.1.2誤差修正

4.2系統(tǒng)誤差標(biāo)定與數(shù)學(xué)模型

4.2.1設(shè)備系統(tǒng)誤差簡介

4.2.2軸系誤差對測角的影響

4.2.3常規(guī)系統(tǒng)誤差數(shù)學(xué)模型

4.2.4特殊系統(tǒng)誤差數(shù)學(xué)模型

4.3時(shí)間誤差修正

4.3.1激光測距延時(shí)修正

4.3.2采樣點(diǎn)時(shí)間不一致修正

4.4跟蹤部位誤差的數(shù)學(xué)模型與修正

4.4.1箭體漂移跟蹤部位誤差及修正

4.4.2激光測距跟蹤部位誤差及修正

4.4.3光波折射誤差及修正

參考文獻(xiàn)

第5章光測數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與評估

5.1光學(xué)成像質(zhì)量檢查

5.2判讀誤差不確定度分析

5.2.1視頻圖像判讀不確定度分析

5.2.2膠片判讀不確定度分析

5.3光學(xué)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

5.3.1基于比對的殘差檢查

5.3.2不同設(shè)備的時(shí)間一致性分析

5.4異常變化數(shù)據(jù)的識別與診斷技術(shù)

5.4.1數(shù)據(jù)波動的量化評定與時(shí)域?yàn)V波技術(shù)

5.4.2數(shù)據(jù)散亂的識別與診斷技術(shù)

5.4.3數(shù)據(jù)擺動的識別與診斷技術(shù)

5.5數(shù)據(jù)過失誤差的檢查與處理

5.5.1丟點(diǎn)/重點(diǎn)診斷與修復(fù)

5.5.2異常點(diǎn)識別與修復(fù)

5.5.3斑點(diǎn)識別與修復(fù)

5.6殘差平穩(wěn)性檢驗(yàn)

5.6.1逆序數(shù)檢驗(yàn)法

5.6.2歸一化游程檢驗(yàn)法

5.7非平穩(wěn)殘差序列趨勢項(xiàng)分離

5.7.1趨勢項(xiàng)的擬合分離

5.7.2比對差值序列與比較標(biāo)準(zhǔn)的相依關(guān)系分析

5.8隨機(jī)誤差模型分析與統(tǒng)計(jì)

5.8.1典型的隨機(jī)誤差統(tǒng)計(jì)方法

5.8.2穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法

5.8.3容錯平滑殘差統(tǒng)計(jì)法

5.8.4加權(quán)最小一乘統(tǒng)計(jì)方法

5.9布站結(jié)構(gòu)的影響分析與評估

5.9.1影響分析方法

5.9.2實(shí)例分析與評估

5.9.3布站優(yōu)化

參考文獻(xiàn)

第6章箭體姿態(tài)與漂移光測數(shù)據(jù)處理

6.1箭體姿態(tài)與漂移基礎(chǔ)知識

6.1.1箭體舵面定義

6.1.2箭體坐標(biāo)系

6.1.3箭體姿態(tài)描述

6.1.4垂直起飛與箭體漂移

6.2光測跟蹤測量及計(jì)算

6.2.1測站的布站

6.2.2箭體測量標(biāo)志

6.3箭體漂移計(jì)算

6.3.1箭體測量點(diǎn)坐標(biāo)位置計(jì)算

6.3.2箭體測量點(diǎn)漂移及漂移方位角計(jì)算

6.4箭體姿態(tài)確定

6.4.1箭體俯仰角及偏航角確定

6.4.2箭體滾動角確定

6.5測元數(shù)據(jù)對漂移量數(shù)據(jù)影響分析

6.5.1分析模型

6.5.2誤差計(jì)算

6.6發(fā)射點(diǎn)偏差對漂移量影響分析

6.6.1發(fā)射坐標(biāo)及旋轉(zhuǎn)矩陣

6.6.2擾動矩陣

6.6.3誤差計(jì)算

6.7判讀誤差對漂移量影響分析

6.7.1誤差模型

6.7.2誤差分析

6.8攝影焦距對漂移量影響分析

6.8.1影響分析

6.8.2實(shí)例分析

6.8.3焦距測量與修正

6.9箭體漂移規(guī)律建模、分析與預(yù)測

6.9.1箭體漂移規(guī)律分析

6.9.2箭體漂移預(yù)報(bào)

參考文獻(xiàn)

第7章運(yùn)載火箭飛行彈道的光測數(shù)據(jù)處理

7.1單臺光測設(shè)備彈道確定

7.1.1定位算法

7.1.2誤差傳播與精度計(jì)算

7.1.3速度分量算法

7.2多臺交會彈道確定

7.2.1測元層數(shù)據(jù)融合估計(jì)

7.2.2彈道層數(shù)據(jù)組合估計(jì)

7.3彈道數(shù)值微分法

7.3.1容錯擬合微分算法

7.3.2容錯樣條微分算法

7.3.3容錯插值微分算法

7.3.4滑動遞推微分預(yù)報(bào)和容錯微分預(yù)報(bào)算法

7.3.5幾種典型微分效果比較分析

7.4其他參數(shù)的確定

7.5光學(xué)數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)

7.5.1與高精度測速系統(tǒng)信息融合處理

7.5.2與GPS測量信息融合處理

參考文獻(xiàn)

光學(xué)跟蹤測量系統(tǒng)是武器靶場試驗(yàn)和航天發(fā)射中使用的一種跟蹤測量系統(tǒng)。它利用光學(xué)測量和成象原理，測量、記錄目標(biāo)的運(yùn)動軌跡、姿態(tài)、運(yùn)動中發(fā)生的 事件，以及目標(biāo)的紅外輻射和視覺（可見光）特征。光學(xué)跟蹤測量設(shè)備通常由攝影機(jī)、跟蹤或監(jiān)視設(shè)備和數(shù)據(jù)處 理設(shè)備組成。多臺設(shè)備通過適當(dāng)組合，構(gòu)成光學(xué)跟蹤測量系統(tǒng)。光學(xué)跟蹤測量系統(tǒng)主要分為三類。

光學(xué)跟蹤彈道測量設(shè)備

用來獲取被測目標(biāo)在空間隨時(shí)間變化的位置、速度和加速度等數(shù)據(jù)，是對航天器、武器系統(tǒng)進(jìn)行鑒定的改進(jìn)設(shè)計(jì)，以及編制武器射表的重要依據(jù)，所用設(shè)備主要有電影經(jīng)緯儀、彈照相機(jī)和固定攝影機(jī)。

光學(xué)跟蹤姿態(tài)和事件測量設(shè)備

主要有跟蹤望遠(yuǎn)鏡和高速攝影機(jī)，用來獲取目標(biāo)的飛行姿態(tài)和事件數(shù)據(jù)，如目標(biāo)的滾動，俯仰和偏航， 以及發(fā)射時(shí)間、遭遇時(shí)間和脫靶量。

光學(xué)跟蹤目標(biāo)特征測量設(shè)備

用于對目標(biāo)紅外信號特征和可見光信號特征進(jìn)行測 量。60年代以來激光、紅外、電視等光電新技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，為靶場跟蹤測量提供了新手段，出現(xiàn)激光 雷達(dá)、電視跟蹤測量設(shè)備和激光-電影經(jīng)緯儀復(fù)合設(shè)備等新一代光學(xué)跟蹤測量設(shè)備。這些設(shè)備保持了傳統(tǒng)光學(xué) 跟蹤測量設(shè)備測量精度高、目標(biāo)影象直觀和設(shè)備機(jī)動性好等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)光測設(shè)備需多臺同時(shí)工作、數(shù)據(jù) 處理周期長的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了單站實(shí)時(shí)測量。例如激光雷達(dá)根據(jù)激光束的方位角、俯仰角和激光測距，可確定目 標(biāo)的空間位置，由距離隨時(shí)間變化求得速度，由速度變化求得加速度，測量精度高。電視自動跟蹤系統(tǒng)利用目標(biāo) 與背景或周圍物體的比較跟蹤數(shù)據(jù)。光學(xué)跟蹤測量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是進(jìn)一步提高激光雷達(dá)的作用距離，應(yīng)用圖 象識別和處理技術(shù)提高光學(xué)跟蹤測量設(shè)備的捕獲跟蹤能力、測量精度，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)提高光學(xué)跟蹤測量系統(tǒng) 自動化程度，更好發(fā)揮系統(tǒng)的綜合效能。

光學(xué)跟蹤是利用光學(xué)測量和成象原理，測量、記錄目標(biāo)的運(yùn)動軌跡、姿態(tài)、運(yùn)動中發(fā)生的事件，以及目標(biāo)的紅外輻射和視覺（可見光）特征。

光學(xué)跟蹤測量設(shè)備通常由攝影機(jī)、跟蹤或監(jiān)視設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)備組成。多臺設(shè)備通過適當(dāng)組合，構(gòu)成光學(xué)跟蹤測量系統(tǒng)。