一种多探测器坐标系转化及误差纠正方法_3

文档序号:9506417阅读:来源:国知局
δ cos Θ
[0175] yT= d cos δ sin θ
[0176] zT= d sin δ
[0177] 计算得到的,d为探测器到目标的距离。该模型中的未知参数为(1、^、Ρ。。
[0178] 2、图像坐标系转换模型参数求解方法
[0179] 在探测器监视范围内均匀分布摆放&个测试点(N i取值一般在9到85之间),其 在跑道坐标系下坐标分别为(Xj,yj,Zj),I < j < N1,经图像探测所得图像坐标系中坐标分 布为(Θ i,即,I < j < N1。粗略测量设备安装位置在跑道坐标系下坐标为
[0180] 在P。'为中心〇为半径,2σ Χ2σ Χ2σ的正方体空间内,取均匀分布间距为 τ的点P。' = (X。',y。',ζ。')作为Ρ。估算值,

〇的取值一般在〇. 1米到5米之间,τ的取值一般是σ的1/100到 1/10。对所有的Pc '执行以下计算:
[0181] 步骤1 :对每一个测试点计算Vj= (X _「χ。',yj-y。',ζ_「ζ。'),并将向量Vj缩放为单 位向量(除以自身的模)
[0182] 步骤 2 :对每一个测试点计算 Wj= (cos δ fos Θ』,cos δ pin Θ』,sin δ j);
[0183] 步骤3:计算向量1为¥」_和\^的叉乘1^=^\'^,记为1^=〇〇^,1^,1^),并计 算 Φ j= ar sin(kz),ζ s= ar tan(ky /kxj);
[0184] 步骤4 :计算向量Wj和Vj之间的夹角V), = W.);
[0185] 步骤5 :对所有的测试点计算Φ ,,ζ , ( Φ ,,ζ ,为向量Kj的俯仰角和水平角),% 数值分布的标准样本差的和ε 表示计算从X^Uxni共N1个数值分布的标准样本 差。
[0187] 在所有的Ρ。'中,选取ε值最小的一组,令
[0195] 得到模型参数中的R。、Ρ。,其中,f发丨表示计算从七到X N1* Nl个数值的平均 值。
[0196] 步骤6 :令
由Pt;= R Λ+Ρ。可知跑道面上目标满足以下关系
[0197] t13d cos δ cos Θ +t23d cos δ sin Θ +t33d sin δ = -Z0
[0198] 反向计算出参数d为
[0200] 3、图像坐标系转换公式
[0201] 给定目标跑道坐标系下坐标?(;(知,7(;,2 (;),其图像探测坐标(0,5)计算方法为
[0205] 给定图像探测目标坐标(θ,δ),其跑道坐标系下坐标计算方法为
[0211] 三、当探测器是激光扫描器时:
[0212] 1、激光坐标系转换模型
[0213] 激光坐标系下,探测目标的坐标表达形式为(θ,δ,d)。其中d表示距离,Θ表示 方位角,δ表示俯仰角。
[0214] 转换模型设激光坐标系中点PT(xT,yT,ζ τ)转换到跑道坐标系的坐标化,Ζ(;) 公式为
[0215] Pg= R〇Pt+P〇
[0216] 其中,R。为旋转矩阵,P Q(x。,y。,z。)为激光坐标系原点在跑道坐标系中的位置。而 PT(xT, yT, ζτ)是通过
[0217] xT= d cos δ cos Θ
[0218] yT= d cos δ sin θ
[0219] zT= d sin δ
[0220] 计算得到的。该模型中的未知参数为RpP。。
[0221 ] 2、激光坐标系转换模型参数求解方法
[0222] 在探测器监视范围内均匀分布摆放&个测试点(N i取值一般在9到85之间),其 在跑道坐标系下坐标分别为(Xj,yj,Zj),I < j < N1,经激光探测所得激光坐标系中坐标分 布为(Θ j,5 彡 j 彡 Np
[0223] 通过以下计算步骤计算模型参数:
[0224] 步骤1 :构造
[0227] 计算P。= (A TA) 1AtB,得到模型参数中的P。;
[0228] 步骤2 :对每一个测试点计算Vj= (X _「x。',y「y。',ζ_「ζ。'),并将向量Vj缩放为单 位向量(除以自身的模)
[0229] 步骤 3 :对每一个测试点计算 Wj= (cos δ fos Θ j,cos δ pin Θ j,sin δ J ;
[0230] 步骤4 :对所有的V jP W。计算平均向量
[0232] 步骤5 :计算向量K为?Τ和F的叉乘火二妒X I7 ,并将K缩放为单位向量
[0234] 记为K = (kx, ky, kz),并计算向量_和之间的夹角(6) = Urcos(妒·Π ;
[0235] 步骤6 :构造」
[0236] 计算/?,=/++(】-COS?/))/?,、_
[0237] 得到模型参数中的R。。
[0238] 3、激光坐标系转换公式
[0239] 给定目标跑道坐标系下坐标Pe (? ye,ze),其激光探测坐标(θ,δ,d)计算方法为

[0244] 给定激光探测目标坐标(θ,δ,d),其跑道坐标系下坐标PtiO^化,Z(;)计算方法为
[0249] 四、误差纠正方法
[0250] 由于多种原因,比如探测器本身的测量误差、探测器实际构造比本发明中提出的 模型更为复杂、跑道道面与理想平面有误差,使用前述转换方法生成的坐标与实际坐标仍 存在一定误差。
[0251] 设计算出坐标为Pjcx, cy, cz),而实际坐标为Pg(gx, gy, gz)。在X轴Y轴方向上 的误差分别为Ax = gx-cx,Ay = gy-cy,& = CX-炉,= 幻'。认为误差与坐标的 关系为 Δ X = A (cx,cy),Δ y = f2 (cx,cy),fx = ,ζν =人(gx,幻'),f2、f3、f4 均为平滑曲面函数,包含但不限于二元一次曲面、二元二次曲面、二元三次曲面、三角函数、 高斯曲面。通过求解平滑曲面参数可以得到误差计算方法。
[0252] 以A X = A (ex, cy)函数为二元二次曲面为例,记N1个测试点计算出的坐标分别 为Pc」(ex」, Cyj, czj,1彡j彡N1,而实际坐标为Pg」(gx.j, gy.j, gzj,1彡j彡N1,该点X轴上 的误差为cx_j。构造矩阵
[0257] 则对于计算得点(cx,cy)的经过误差纠正后的值应为:
[0258] cx = cx+e1cx2+e2cxcy+e3cy 3+e4cx+e5cy+e6;
[0259] cy = cy+h1cx2+h2cxcy+h3 cy3+h4cx+h5cy+h6〇
[0260] 本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1. 一种多探测器坐标系转化方法,其特征在于包括: 步骤1 :提出了一种通用的探测坐标系与跑道坐标系的转换原理模型,探测目标的在 探测器极坐标表达形式为(Θ,d,δ),其中d表示探测器到被探测物体距离,Θ表示被探测 物体与探测器之间的方位角,S表示被探测物体与探测器之间的俯仰角;探测器笛卡尔坐 标系下表达形式为PT(xT,yT,zT): xT= d cos δ cos θ yT= d cos δ sin θ zT= d sin δ 将PT(xT,yT,zT)转换到跑道坐标系的坐标hZ(;)的坐标转换模型: PG=R〇PT+P〇 其中,私为旋转矩阵,为探测器坐标系原点在跑道坐标系中的位置;该模 型中的未知参数为I^Pc,而探测器根据类型的不同获取的坐标信息为三个分量的全部或其 中两个。 步骤2 :在跑道路面上,均匀设置&个被探测物体,即为Nif测试点,使用测量仪测得 其在跑道坐标系下测试点坐标分别为(X],y],Z]);同时使用探测器测得测试点在探测器坐 标系下对应位置信息;根据对应关系求解步骤1坐标转换模型中的参数; 步骤3 :在探测中获取目标坐标后,使用步骤2中坐标转换公式模型
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