[发明专利]一种多探测器坐标系转化及误差纠正方法在审

专利信息
申请号: 201510698671.4 申请日: 2015-10-26
公开(公告)号: CN105260610A 公开(公告)日: 2016-01-20
发明(设计)人: 金尔文;隋运峰;钟琦;李华琼;王雨果;鄢丹青;张中仅 申请(专利权)人: 中国民用航空总局第二研究所
主分类号: G06F19/00 分类号: G06F19/00
代理公司: 成都九鼎天元知识产权代理有限公司 51214 代理人: 徐静
地址: 610041 四川省成都市*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 探测器 坐标系 转化 误差 纠正 方法
【权利要求书】:

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,δ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=dcosδcosθ

yT=dcosδsinθ

zT=dsinδ

将PT(xT,yT,zT)转换到跑道坐标系的坐标PG(xG,yG,zG)的坐标转换模型:

PG=R0PT+P0

其中,R0为旋转矩阵,P0(x0,y0,z0)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R0、P0,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N1个被探测物体,即为N1个测试点,使用测量仪测得其在跑道坐标系下测试点坐标分别为(xj,yj,zj);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中的参数对步骤1坐标转换模型进行化简,计算出多种探测器的探测坐标与跑道标准坐标进行相互转换的公式。

2.根据权利要求1所述的一种多探测器坐标系转化方法,其特征在于当所述探测器是雷达时,测试点经雷达探测所得雷达坐标系中坐标分布为(θj,dj),1≤j≤N1,步骤1中坐标转换模型未知参数为δ、R0、P0;即当实际测量中δj、R0、P0为未知数;其中δj为N1个测试点对应的被探测物体与雷达之间的俯仰角;θj为N1个测试点对应的被测物体与雷达之间的方位角;dj为N1个测试点对应的被测物体与之间的距离;步骤2中求解坐标转换模型中的参数具体包括:

步骤21:构造A=2(x2-x1)2(y2-y1)2(z2-z1)2(x3-x2)2(y3-y2)2(z3-z2).........2(xN1-xN1-1)2(yN1-yN1-1)2(zN1-zN1-1);]]>

B=d12+x22+y22+z22-d22-x12-y12-z12d22+x32+y32+z32-d32-x22-y22-z22...dN1-12+xN12+yN12+zN12-dN12-xN1-12-yN1-12-zN1-12]]>

根据计算得到P0=(ATA)-1ATB,得到P0

步骤22:因为R0-1(PG-P0)=PT,记(xj-x0,yj-y0,zj-z0)为(vxj,vyj,vzj),记R0-1

R0-1=r11r12r13r12r22r23r13r23r33;]]>

构造temp=vx1vy1-vx1tanθ1vz1-vy1tanθ1-vz1tanθ1vx2vy2-vx2tanθ2vz2-vy2tanθ2-vz2tanθ2...............vxN1vyN1-vxN1tanθN1vzN1-vyN1tanθN1-vzN1tanθN1]]>

并对tempTtemp进行特征值分解或者奇异值分解,取最小非零特征值对应的特征向量,并将该向量记为(r11',r12',r13',r22',r23'),执行步骤23;

步骤23:计算:

r11=2r11r112+2r122+r132+r222+r232]]>

r12=2r12r112+2r122+r132+r222+r232]]>

r13=2r13r112+2r122+r132+r222+r232]]>

r22=2r22r112+2r122+r132+r222+r232]]>

r23=2r23r112+2r122+r132+r222+r232]]>

r33=1-r132-r232]]>

得到R0-1中所有参数的值,执行步骤24:

步骤24:对R0-1求逆矩阵,得到R0的值;

步骤25:对于任意跑道平面上目标均有zG≈0,且

R0-1(xGyG0-P0)=PT]]>

即r11(xG-x0)+r12(yG-y0)+r13(-z0)=xT

r12(xG-x0)+r22(yG-y0)+r23(-z0)=yT

且有yTxT=r12(xG-x0)+r22(yG-y0)+r23(-z0)r11(xG-x0)+r12(yG-y0)+r13(-z0)=tanθ]]>

xG2+yG2=d2-z02

根据以上两个限制条件,令:

k2=r12x0+r22y0+r23z0-tanθ(r11x0+r12y0+r13z0)r12-r11tanθ]]>

算出yG为二元一次方程(1+k12)yG2+2k1k2yG+k22-d2+z02=0的正解,而xG=k1yG+k2

从而在无需知道参数δ的情况下实现雷达坐标向跑道坐标的转换。

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