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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