一种云台姿态安装误差的标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种云台姿态安装误差的标定方法及装置。与现有技术相比，本发明专利技术标定精度高，云台安装误差可以精确到0.01

【技术实现步骤摘要】
一种云台姿态安装误差的标定方法及装置


[0001]本专利技术涉及误差标定
，具体涉及一种云台姿态安装误差的标定方法及装置。

技术介绍

[0002]云台姿态安装误差的标定是实现云台高精度控制的前提，设备跟随云台进行旋转，为更精确的对准目标，需要事先明确云台的姿态安装误差，这样才能更精准的控制云台运动。
[0003]在室外云台使用场景中，云台位置可以通过捷联安装在一起的北斗、GPS等设备获得，但初始工作时，云台坐标系与大地坐标系之间存在一个姿态旋转的关系，这个关系称之为相对姿态，也称之为姿态安装误差，姿态安装误差往往难以测量，且随着目标距离增大，误差对对准精度的影响也越大。目前，云台姿态安装误差的标定多利用惯导、组合导航设备来进行，但是其精度一般最高只能达到0.1
°
左右，难以满足高精度应用场景。对此，申请人设计了一种云台姿态安装误差的标定方法及装置来实现云台姿态安装误差的准确标定，提高云台姿态安装误差的标定精度。

技术实现思路

[0004]本申请实施例通过提供一种云台姿态安装误差的标定方法，以实现云台姿态安装误差的准确标定，提高云台姿态安装误差的标定精度。
[0005]为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案。
[0006]一方面，提供一种云台姿态安装误差的标定方法，该方法包括如下步骤：
[0007]S1、获取相机坐标系与云台坐标系的安装误差E0、太阳坐标系与大地坐标系的旋转矩阵E1以及太阳坐标系与相机坐标系的旋转矩阵E2；
[0008]所述太阳坐标系与大地坐标系的旋转矩阵E1通过如下公式获取：
[0009]E1＝R
x1
·
R
y1
·
R
z1
；
[0010][0011][0012][0013]其中，θ
x1
为太阳的方位角，θ
y1
为太阳的高度角；
[0014]所述太阳坐标系与相机坐标系的旋转矩阵E2通过如下公式获取：
[0015]E2＝R
x2
·
R
y2
·
R
z2
；
[0016][0017][0018][0019]其中，θ
x2
为太阳相对于相机的方位角，θ
y2
为太阳相对于相机的高度角；
[0020]S2、根据如下公式获取云台姿态安装误差E
error
：
[0021][0022]在一些实施例中，所述太阳相对于相机的方位角θ
x2
和高度角θ
y2
通过如下公式获取：
[0023]θ
x2
＝arctan(Kx2)；
[0024]θ
y2
＝arctan(Ky2)；
[0025]其中，K＝β/f，β为相机像元尺寸，f为相机焦距，x2为太阳形心的横坐标值，y2为太阳形心的纵坐标值。
[0026]在一些实施例中，所述太阳的方位角和高度角通过太阳定位算法获取。
[0027]在一些实施例中，步骤S2之后还包括如下步骤：
[0028]S3、重复步骤S1
‑
S2获得多个云台姿态安装误差，采用优化算法对多个云台姿态安装误差处理，得到云台姿态安装误差的最优值。
[0029]在一些实施例中，所述优化算法为最小二乘法。
[0030]又一方面，提供一种云台姿态安装误差的标定装置，该装置包括：
[0031]相机，竖直安装于云台上；
[0032]相对安装误差获取模块，用于获取相机坐标系与云台坐标系的安装误差E0；
[0033]第一旋转矩阵获取模块，用于通过如下公式获取太阳坐标系与大地坐标系的旋转矩阵E1：
[0034]E1＝R
x1
·
R
y1
·
R
z1
；
[0035][0036][0037][0038]其中，θ
x1
为太阳的方位角，θ
y1
为太阳的高度角；
[0039]第二旋转矩阵获取模块，用于通过如下公式获取太阳坐标系与相机坐标系的旋转
矩阵E2：
[0040]E2＝R
x2
·
R
y2
·
R
z2
；
[0041][0042][0043][0044]其中，θ
x2
为太阳相对于相机的方位角，θ
y2
为太阳相对于相机的高度角；
[0045]云台姿态安装误差计算模块，用于通过如下公式获取云台姿态安装误差E
error
：
[0046][0047]在一些实施例中，所述太阳相对于相机的方位角θ
x2
和高度角θ
y2
通过如下公式获取：
[0048]θ
x2
＝arctan(Kx2)；
[0049]θ
y2
＝arctan(Ky2)；
[0050]其中，K＝β/f，β为相机像元尺寸，f为相机焦距，x2为太阳形心的横坐标值，y2为太阳形心的纵坐标值。
[0051]在一些实施例中，所述太阳的方位角和高度角通过太阳定位算法获取。
[0052]在一些实施例中，还包括优化模块，用于采用优化算法对多个云台姿态安装误差处理，得到云台姿态安装误差的最优值；所述多个云台姿态安装误差通过多次重复所述相对安装误差获取模块、第一旋转矩阵获取模块、第二旋转矩阵获取模块以及云台姿态安装误差计算模块的操作得到。
[0053]在一些实施例中，所述优化算法为最小二乘法。
[0054]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0055]1、标定精度高，云台安装误差可以精确到0.01
°
。
[0056]2、将太阳作为参考，目标清晰、操作方便，成本低。
[0057]3、设备结构简单，只需在云台上安装一台相机即可，相对传统标定方案无需搭建复杂、昂贵的参考场景。
[0058]4、装备体积小、重量轻、方便携带，使用灵活，非常适用于室外云台设备使用场景。
附图说明
[0059]图1为本申请一实施例中相机在云台上安装位置的示意图；
[0060]图2为本申请一实施例中太阳在相机中的成像示意图。
具体实施方式
[0061]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上
述技术方案进行详细的说明。
[0062]实施例一
[0063]一种云台姿态安装误差的标定方法，该方法包括如下步骤：
[0064]S1、获取相机坐标系与云台坐标系的安装误差E0、太阳坐标系与大地坐标系的旋转矩阵E1以及太阳坐标系与相机坐标系的旋转矩阵E2；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种云台姿态安装误差的标定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、获取相机坐标系与云台坐标系的安装误差E0、太阳坐标系与大地坐标系的旋转矩阵E1以及太阳坐标系与相机坐标系的旋转矩阵E2；所述太阳坐标系与大地坐标系的旋转矩阵E1通过如下公式获取：E1＝R
x1
·
R
y1
·
R
z1
；；；其中，θ
x1
为太阳的方位角，θ
y1
为太阳的高度角；所述太阳坐标系与相机坐标系的旋转矩阵E2通过如下公式获取：E2＝R
x2
·
R
y2
·
R
z2
；；；其中，θ
x2
为太阳相对于相机的方位角，θ
y2
为太阳相对于相机的高度角；S2、根据如下公式获取云台姿态安装误差E
error
：2.根据权利要求1所述的云台姿态安装误差的标定方法，其特征在于：所述太阳相对于相机的方位角θ
x2
和高度角θ
y2
通过如下公式获取：θ
x2
＝arctan(Kx2)；θ
y2
＝arctan(Ky2)；其中，K＝β/f，β为相机像元尺寸，f为相机焦距，x2为太阳形心的横坐标值，y2为太阳形心的纵坐标值。3.根据权利要求1或2所述的云台姿态安装误差的标定方法，其特征在于，所述太阳的方位角和高度角通过太阳定位算法获取。4.根据权利要求1或2所述的云台姿态安装误差的标定方法，其特征在于：步骤S2之后还包括如下步骤：S3、重复步骤S1
‑
S2获得多个云台姿态安装误差，采用优化算法对多个云台姿态安装误差进行优化处理，得到云台姿态安装误差的最优值。
5.根据权利要求4所述的云台姿态安装误差的标定方法，其特征在于：所述优化算法为最小二乘法。6.一种云台姿态安装误差的标定装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林林，丁超，王嘉辉，吴昊，方潇，饶波，
申请(专利权)人：湖南航天远望科技有限公司，
类型：发明
国别省市：