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专利号: 2023107210141
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.像移补偿参数优化分析方法,其特征在于,包括:S1.将机载光电设备航空相机安装在机载平台上,计算航空相机的载机作用在减振器上的六个不同激励;

S2.进行成像位移估值计算,形成补偿后的像移数据估值;

S3.通过参数估计优化函数,基于耦合特性参数进行补偿值计算;

根据成像像移的估值,计算最后的耦合特性参数,其中 = ;

参数估计优化函数如下式:

式中λ为实测像移谐波数据点当前表示数,为所寻找的像移谐波数据点总个数,为扰振向当前表示数, 为实测像移谐波数据点幅值与预估像移谐波数据点幅值误差均方根, 为第 个方向上频率为 ,角速度 处第个原扰振谐波数据点幅值; 为第 个方向上传递函数;  为频率 、角速度 处第个实测像移谐波数据点幅值,对应关系依据谐波因子和测量转速,定位于数据矩阵位置; 为像移谐波数据点频率; 、 为所选实测像移谐波数据点最低频率和最高频率,依据像移有效谐波数据点进行选择,的值即为补偿值;

S4.计算像移补偿后的航空相机的减振系统x、y、z三个方向的扰振力及其力矩;

S5.分析补偿效果。

2.根据权利要求1所述的像移补偿参数优化分析方法,其特征在于,S1包括:S1.1.获得航空相机的载机作用在减振器上的六个不同激励;

S1.1.1.计算等效刚度系数;

六自由度减振系统包括 六个自由度,其中 为x方向的平动, 为y方向的平动, 为z方向的平动,为x方向的转动,为y方向的转动,为z方向的转动,六自由度减振系统给六个自由度的弹性势能V如下式:;

式中,,,,,,分别为减振器在六个自由度上的等效刚度系数;

S1.1.2.计算等效阻尼系数,获得航空相机的载机作用在减振器上的六个不同激励;

航空相机与减振系统安装系统的阻尼耗能 如下式:;

式中, 分别为减振器在六个自由度上的等效阻尼系数;

S1.1.3.将等效刚度系数和等效阻尼系数代入六自由度减振系统的动力学方程,如下式所示:;

式中,m 为机载光电设备的质量, 表示加速度,I为机载光电设备的转动惯量,表示六个自由度上施力点和轴心的长度,,,,,,分别为六个减振器的刚度值, 分别为六个减振器的阻尼值, 分别为航空相机的载机作用在减振器上的六个不同激励,六个不同激励对机载光电设备的冲击,使机载光电设备形成一个倾斜角度为 。

3.根据权利要求2所述的像移补偿参数优化分析方法,其特征在于,S2包括:S2.1.对摇摆动力学方程进行拉普拉斯变换,得到中间系数,如下式:;

式中, 表示经过拉普拉斯变换后的 , 表示经过拉普拉斯变换后的 , 和为中间系数, , ,s为拉普拉斯变换参数, 和 为耦合特性参数,为减振器的摇摆动力值,为第i个减振器的摇摆动力值,为当前扰振数据航空角速度;

S2.2.根据中间系数,计算耦合特性函数;

减振系统扰振径向摇摆模态特性数据幅值 是耦合特性参数 , 以及 的函数: ;

为当前扰振数据频率,i为虚数单位,为扰振当前表示数, 为减振系统扰振谐波数据幅值;

S2.3.根据耦合特性函数,计算成像像移的估值;

成像像移IM是航空相机减振系统扰振的函数,如下式:;

角速度一定的情况下,成像像移是 , 的函数, 影响航空相机减振系统扰振输入改变成像像移值,将IM写成误差表达式为:;

式中, 表示IM的预估值, 为像移误差, 表示 的预估值, 为传递函数误差,为航空相机减振系统扰振数据误差, 表示 的预估值。

4.根据权利要求1所述的像移补偿参数优化分析方法,其特征在于,S4包括:减振系统的扰振力为如下式:

式中,F为扰振力矩阵,K为刚度矩阵,X为扰振响应矩阵,C为阻尼矩阵,K=[ ,,,,,],C=[ ];

X= ;

扰振力力矩的矩阵形式M为: , , 。

5.根据权利要求4所述的像移补偿参数优化分析方法,其特征在于,S5包括:将扰振力及其力矩的补偿效果,拟合为抛物面的参数,通过x,y轴方向上的向量坐标具象展示,进行补偿效果评估;

S5.1.图像 是由 旋转一个角度θ得到的, 为x,y轴方向上的向量坐标:

对上式两端进行傅里叶变换:

为 的傅里叶变化后的复数形式,为 傅里叶变化后的复数形式  为 傅里叶变化后的复数形式,为 傅里叶变化后的复数形式;

用极坐标表示为:

ρ为线段长度,为变化后的角度;

S5.2.采用改进算法亚像素拟合算法,在峰值坐标点及其周围 8 个邻域处,用抛物面进行拟合,抛物面方程 为:;

为抛物面方程的互相关函数,指r与r+1两点的相关函数;

求解抛物面方程求得抛物面方程式的系数:;

, ,B= ,A为系数矩阵,为待定系数矩阵,a,b,c,d,e,f为待定系数,B为峰值的8个领域点的相位相关值矩阵;

将抛物面方程分别对α,β求偏导并令其为0:;

是各邻域点拟合后的抛物面方程;

至此完成亚像素拟合,将 与单位像素进行对比,评估补偿效果。