第0章 术语及定义 1
0.1设备术语 1
0.2摄影测量术语 1
0.3航迹测量术语 2
0.4测量误差与测量不确定度术语 3
第1章 概论 5
1.1概述 5
1.2航空飞行试验 5
1.3航空飞行试验测量 6
1.4航空飞行试验光电测量 6
1.4.1航空飞行试验光电测量的基本概念 6
1.4.2航空飞行试验光电测量的作用 7
1.4.3航空飞行试验光电测量的特点 8
1.4.4航空飞行试验光电测量使用的主要设备 8
1.4.5航空飞行试验光电测量目前涉及的主要技术 9
1.4.6航空飞行试验光电测量一般工作流程 12
参考文献 13
第2章 航空飞行试验光电测量理论基础 14
2.1测量误差及其性质 14
2.1.1测量误差 14
2.1.2随机误差的统计特性 16
2.1.3精度指标——方差、平均误差、极限误差、相对误差 17
2.1.4方差估计方法 19
2.1.5系统误差指标——准确度 22
2.1.6测量精度有关术语之间相互关系 23
2.2测量不确定度 24
2.2.1测量不确定度的提出 24
2.2.2标准不确定度的评定 25
2.2.3自由度及其确定 27
2.2.4测量不确定度与误差 29
2.2.5测量不确定度传播律 29
2.3最小二乘误差估计 31
2.3.1最小二乘误差估计原理 31
2.3.2最小二乘误差估计变量扩展 31
2.3.3最小二乘误差估计统计特性 32
2.3.4最小二乘估计量的几何意义 33
2.4最小均方误差估计 33
2.4.1动态系统模型 33
2.4.2线性最小均方误差估计算法 35
2.5最大似然估计 36
2.6无约束最优计算方法 39
2.6.1最速下降法 39
2.6.2牛顿法 40
2.6.3共轭方向法 41
2.6.4共轭梯度法 42
2.6.5变尺度法 43
2.7数字图像处理 45
2.7.1数字图像处理有关术语 45
2.7.2数字图像灰度直方图 46
2.7.3数字图像点运算 47
2.7.4数字图像代数运算 49
2.7.5数字图像几何运算 51
参考文献 52
第3章 常用坐标系及其坐标转换 54
3.1常用坐标系 54
3.1.1影像坐标系与像空间坐标系 54
3.1.2空间极坐标系 54
3.1.3空间直角坐标系 55
3.1.4机体坐标系 55
3.1.5辅助坐标系 55
3.1.6地心坐标系 56
3.2坐标转换 57
3.2.1大地坐标转换为地心直角坐标 57
3.2.2地心直角坐标转换为大地坐标 58
3.2.3大地坐标转换为切平面直角坐标 59
3.2.4垂线直角坐标转换为WGS-84地心直角坐标 59
3.2.5影像平面坐标系与像空间坐标系的关系 60
3.2.6空间极坐标转换为空间直角坐标 60
3.2.7辅助空间直角坐标转换为空间直角坐标 61
3.3高程系统 61
3.3.1水准面和大地水准面 61
3.3.2高程系统与高程基准 62
3.3.3高程系统的选用与转换 63
3.4坐标转换误差 64
3.4.1坐标转换误差模型 64
3.4.2空间极坐标转换为空间直角坐标误差模型 65
3.4.3辅助空间直角坐标转换为空间直角坐标误差模型 66
参考文献 69
第4章 空间定位测量 70
4.1光电测量系统 71
4.1.1光电经纬仪测量系统 71
4.1.2雷达测量系统 73
4.1.3数字高速摄影系统 76
4.1.4航空摄影系统 77
4.2图像解析摄影测量 79
4.2.1空间坐标系 79
4.2.2摄影内外方位元素 81
4.2.3共线条件方程 84
4.2.4旋转矩阵 86
4.3单站定位测量 89
4.3.1数学模型 89
4.3.2线性最小均方差机动目标位置估计 92
4.3.3全局最小二乘机动目标位置估计 94
4.3.4地球曲率对高程的影响 95
4.3.5地球曲率对距离测量的影响 96
4.4空间前方交会 96
4.4.1两站前方交会 96
4.4.2多站前方交会 110
4.5空间后方交会 115
4.5.1直接线性变换 116
4.5.2光线束角锥体模型 119
4.5.3模型不定性问题 124
4.6航带测量 125
4.6.1地面观测带测量模型 126
4.6.2空中观测航带测量模型 128
4.7特殊条件下的测量 135
4.7.1系数测量法 135
4.7.2附有平面约束条件测量法 137
4.8误差椭圆 138
4.8.1点位误差 139
4.8.2误差椭圆 141
4.8.3相对误差椭圆 142
参考文献 143
第5章 光电图像跟踪与测量 145
5.1数字图像预处理 145
5.1.1图像恢复 145
5.1.2图像分割 150
5.2特征点线检测 151
5.2.1图像边缘检测 151
5.2.2特征标志中心检测 153
5.2.3序列图像中特征点检测 157
5.2.4快速跟踪算法 157
5.3基于小波金字塔的模板匹配算法 158
5.3.1模板匹配原理 158
5.3.2图像金字塔 159
5.3.3金字塔模板匹配 162
5.3.4仿真与分析 165
5.4机动目标姿态测量 166
5.4.1基于单像后方交会的姿态解算 166
5.4.2基于轮廓匹配的姿态求解 167
5.4.3摄像机初始参数标定 174
5.4.4基于灭点理论的飞机起飞着陆姿态解算 175
5.4.5基于透视几何原理的飞机起飞着陆姿态解算 181
参考文献 185
第6章 多传感器数据处理 186
6.1观测异常值滤波 186
6.1.1观测异常值及其性质 187
6.1.2多项式滑动模型 189
6.1.3观测异常值自适应滤波 195
6.2数据滤波与动态分组 202
6.2.1 K-L模型 202
6.2.2 IMM-UKF滤波模型 207
6.2.3多传感器动态分组 216
6.3分布式多传感器数据融合 224
6.3.1概述 224
6.3.2多传感器加权融合模型 225
6.3.3离散卡尔曼滤波模型 233
6.3.4多尺度卡尔曼滤波模型 242
6.4多元回归分析 250
6.4.1多元线性回归模型 250
6.4.2非线性回归模型 255
6.4.3偏最小二乘回归模型 258
6.4.4多元回归模型仿真 264
参考文献 266
第7章 分布式多传感器光电跟踪测量系统设计 269
7.1分布式多传感器跟踪系统结构分析 269
7.1.1原始观测信号 273
7.1.2传感器本地处理单元 274
7.1.3融合中心处理单元 276
7.2分布式多传感器融合估计 279
7.2.1系统模型 279
7.2.2优化准则 280
7.2.3最优化方法 281
7.2.4算法分析 281
7.2.5算法选择过程分析 284
7.3系统支持功能 285
7.3.1传感器系统管理 285
7.3.2航迹管理 287
7.3.3数据库管理 287
7.4分布式多传感器跟踪系统性能评估 288
7.4.1系统的跟踪性能 288
7.4.2系统综合性能 289
7.4.3跟踪成功率分析 289
7.5分布式多传感器跟踪系统的发展 290
7.5.1开展TENA技术与标准研究 291
7.5.2开展先进分布式仿真试验与鉴定技术研究 292
7.5.3开展大武器系统、多靶场与鉴定技术研究 292
参考文献 292
第8章 光电测量不确定度分析 295
8.1测量不确定度的应用 295
8.1.1合成标准不确定度 295
8.1.2扩展不确定度 296
8.1.3不确定度的报告 297
8.1.4测量设备精度表示方法 298
8.1.5测量数据处理 299
8.1.6测量设备系统误差估计与评定 300
8.1.7测量设备偶然误差估计与评定 301
8.1.8极限误差估计与评定 301
8.1.9测量设备标准差估计与评定 302
8.2典型测量模型的不确定度分析 302
8.2.1单站空间极坐标测量模型不确定度分析 303
8.2.2空间交会测量不确定度分析 305
8.2.3测量不确定度分析的作用 308
参考文献 309
附录A时间系统 310
附录B坐标系统 313