【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学定位测量领域，具体而言，涉及一种采用靶标与双相机实现空中加油定位的方法。
技术介绍
1、国内传统的空中加油定位，主要是依靠驾驶员的高超技能，实现加油机与受油机逐渐同步的同时，将加油管与受油机的入口完成硬对接。随着国际上技术的发展，采用可伸缩以及可左右上下移动的伸缩软管实现空中加油，也正成为国内军民两用技术研究的热点。其中除了加油对接的位置控制算法外，最为关键的是空中定位与测量，即测量两者的相对位置、相对距离，相对姿态。而采用靶标与可见光工业相机组合实现两者的近距离测量与控制，是目前可选的又比较可靠的方案。基于以上背景原因，本专利技术提出了一种采用总共5个靶标与两个相机的最低配置，实现空中加油定位与解算的方法，具有技术成熟简单，可靠性高的优点，而且实施容易，经济成本低，从而具有很高的工程实用价值与市场价值。
2、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分专利技术的信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种采用靶标与双相机实现空中加油定位的方法，进而克服了由于相关技术限制而导致的加油过程定位解算困难以及解算速率不足的问题。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种采用靶标与双相机实现空中加油定位的方法，包括以下五个步骤：
3、步骤s10，采用超低功耗单片机组成控制电路，选取纽扣电池、液晶光阀、反光板、控制电路组成靶标模块系统，由单片机程序设
4、步骤s20，根据上述靶标模块系统的设计方法，制作五个靶标，其中将一、二、三号靶标分别采用螺丝固定在加油机的可伸缩输油软管前端以加油口为中心的等边三角形的位置，并测量一二号靶标之间的距离；采用螺丝将四、五号靶标固定在受油机油箱入口中心两侧对称位置；然后在加油机上架设两部可见光工业相机，根据所述的靶标闪烁周期，设定两个相机的连续拍照频率为同一数值，对五个靶标进行连续拍照；将两个相机连接计算机读取照片数据，根据相机照片中的靶标亮点，对两个相机照片中五个靶标像素位置进行定位；然后检测出五个靶标在两个相机照片中的像素位置。
5、步骤s30，根据第一个靶标在两个相机照片中像素位置，分别求解求解第一个靶标对两个相机的横向像素相对距离、第一个靶标对两个相机的纵向像素相对距离；根据已知的标定好的工业相机镜头内部参数与外部参数求解相机的横向综合系数、相机纵向综合系数；最后根据所述的第一个靶标的两个相机横向像素相对距离、两个相机纵向像素相对距离以及相机参数求解第一个靶标相关两个相机的综合位置系数。
6、步骤s40，根据s30相同步骤求得第二、三、四、五个靶标相关两个相机的综合位置系数，并根据所述的第一、二、三个靶标相对第一、第二个相机的综合位置系数，以及一二号靶标之间的距离参数，构建两组加油软管中心非线性方程，并采用matlab软件的fsolve函数进行求解，得到一、二、三号靶标的位置三维坐标的两组解，然后取平均值，得到软管中心三维坐标的非线性解。
7、步骤s50，根据第一个靶标相对第一个、第二个相机的综合位置系数，构建第一靶标的四个线性方程组，采用matlab的solve函数进行求解，得到第一个靶标的四个线性解，然后求取均值得到第一个靶标三维坐标的线性均值解；再采用同样的方法构建线性方程组，求解第二、三、四、五个靶标三维坐标的线性均值解；然后对第一、二、三个靶标三维坐标的线性均值解进行再平均，得到软管中心三维坐标线性解；对第四、五个靶标三维坐标的线性均值解进行再平均，得到油箱入口中心三维坐标线性解。
8、步骤s60，根据所述的油箱入口中心三维坐标线性解以及软管中心三维坐标的非线性解，求解软管油箱相对位置三维向量；根据所述的第一、二、三个靶标三维坐标的线性均值解，求解软管截面垂向向量；再根据软管截面垂向向量分解得到相对位置三维向量的垂向分量以及软管平面分量；再根据第二、三个靶标三维坐标的线性均值解，求出软管平面x轴分量；再根据软管平面分量与软管平面x轴分量进行分解得到相对位置软管平面x轴分量、相对位置软管平面y轴分量；最后按相机连续拍照频率，将相对位置软管平面x轴分量、相对位置软管平面y轴分量、相对位置三维向量的垂向分量的数据输送给输油软管控制系统，作为三个方向相对软管正面的偏差量，为其提供控制所需的误差测量信息，实现加油定位与控制。
9、进一步的，靶标模块系统由液晶光阀(含反光板，纽扣电池)、控制电路板组成。液晶光阀和控制电路板采用挠性连接，且液晶光阀在控制电路板的下侧。
10、进一步的，控制电路板控制液晶光阀明暗间断光斑输出的方式为：根据液晶光闸的特性，将液晶光闸的电源输入端设置为高电平，在需要形成光斑的时刻设置低电平，并维持一段时间，就形成了类似主动发光式的频闪光斑。
11、进一步的，将靶标闪烁周期设置为t，测量一二号靶标之间的距离，记作d12。将相机拍照得到的第一个靶标在第一个相机照片中像素位置记作(u11i,v11i)，其中i为整数，其代表时间周期间隔为t的像素位置，也就是(u11i,v11i)代表t＝ti时刻第一个靶标在第一个相机照片中像素位置。
12、进一步的，将相机拍照得到的第j个靶标在第k个相机照片中像素位置记作(ujki,vjki)，也就是(ujki,vjki)代表t＝ti时刻第j个靶标在第k个相机照片中像素位置，其中j＝2,3,4,5，k＝1,2。
13、进一步的，根据已知的标定好的工业相机镜头内部参数与外部参数以及靶标在第一、二部相机照片中像素位置分别求解第一个靶标对第一个、第二个相机的横向像素相对距离、第一个靶标对第一个、第二个相机的纵向像素相对距离如下：
14、ma11i＝(u11i-u10)；
15、na11i＝(v11i-v10)；
16、ma12i＝(u12i-u20)；
17、na12i＝(v12i-v20)；
18、其中其中u10、v10表示第一个相机的图像坐标系的中心在像素坐标系的像素位置横坐标与纵坐标；u20、v20表示第二个相机的图像坐标系的中心在像素坐标系的像素位置横坐标与纵坐标；ma11i为第一个靶标对第一个相机的横向像素相对距离；na11i为第一个靶标对第一个相机的纵向像素相对距离。ma12i为第一个靶标对第二个相机的横向像素相对距离；na12i为第一个靶标对第二个相机的纵向像素相对距离。
19、进一步的，根据已知的标定好的两个工业相机镜头内部参数与外部参数，求解相机横向综合系数、相机纵向综合系数如下：
20、
21、
22、其中f1为相机的焦距，cx1、cy1为为相机照片x向与y向每个像素的实际物理尺寸参数，上述参数为相机的内部参数，可以通过相机厂家获取，也可通过自行测量标定获得，在此不再累述其获得过程。m1为相机横向综合系数、n1相机纵向综合系数，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种采用靶标与双相机实现空中加油定位的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种采用靶标与双相机实现空中加油定位的方法，其特征在于，根据所述的第一、二、三个靶标相对第一个相机的综合位置系数，以及一二号靶标之间的距离参数，构建第一组加油软管中心非线性方程，并采用Matlab软件的fsolve函数进行求解得到一、二、三号靶标的位置三维坐标的两组解，然后取平均值，得到软管中心三维坐标的非线性解包括：
3.根据权利要求1所述的一种采用靶标与双相机实现空中加油定位的方法，其特征在于，根据第一个靶标相对第一个、第二个相机的综合位置系数，构建第一靶标的四个线性方程组，采用matlab的solve函数进行求解，得到第一个靶标的四个线性解，然后求取第一个靶标的四个线性解均值得到第一个靶标三维坐标的线性均值解；再采用同样的方法构建线性方程组，求解第二、三、四、五个靶标三维坐标的线性均值解；然后对第一、二、三个靶标三维坐标的线性均值解进行再平均，得到软管中心三维坐标线性解；对第四、五个靶标三维坐标的线性均值解进行再平均，得到油箱入口中心三维坐标线性解包含：
<...【技术特征摘要】
1.一种采用靶标与双相机实现空中加油定位的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种采用靶标与双相机实现空中加油定位的方法，其特征在于，根据所述的第一、二、三个靶标相对第一个相机的综合位置系数，以及一二号靶标之间的距离参数，构建第一组加油软管中心非线性方程，并采用matlab软件的fsolve函数进行求解得到一、二、三号靶标的位置三维坐标的两组解，然后取平均值，得到软管中心三维坐标的非线性解包括：
3.根据权利要求1所述的一种采用靶标与双相机实现空中加油定位的方法，其特征在于，根据第一个靶标相对第一个、第二个相机的综合位置系数，构建第一靶标的四个线性方程组，采用matlab的solve函数进行求解，得到第一个靶标的四个线性解，然后求取第一个靶标的四个线性解均值得到第一个靶标三维坐标的线性均值解；再采用同样...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨维松，江式伟，丁光超，薛鲁强，郭海燕，王士星，
申请(专利权)人：山东省维天雷泽光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。