基于光学经纬仪的测量对象方法研究

　　1　引　　言

　　经纬仪是靶场测量的主要光电跟踪测量设备,我国的靶场光学跟踪测量设备的数量比较多,占有重要的地位。但经纬仪等靶场光学跟踪测量设备和一般的武器系统相比,属于大型、精密、先进和昂贵的仪器设备,因此存在日常训练成本高、代价大,磨损严重,难以有与实际任务条件接近的运动目标和环境背景环境等问题。解决这些问题的方法是利用计算机(或计算机与经纬仪对接),采用实时图像处理和数字信号处理技术,制作出能符合测量任务环境的观测对象,既减少经纬仪的磨损,同时又有针对性地提高操作人员的跟踪技能。这里介绍的就是基于Windows平台上先进的DirectX多媒体接口及相关的数字信号处理技术,制作观测对象的方法和实现过程。

　　2　生成测量对象的基本原理

　　在靶场的观测跟踪过程中,观测坐标系是以观测站点中观测设备(通常为光学经纬仪)为坐标原点的,而利用计算机生成的供操作人员训练使用的对象是反映在屏幕上的图像,该对象是以计算机本身设定的坐标原点,如图1。模拟观测跟踪的实现过程,就是把从经纬仪的瞄准镜视场中看到的是一幅幅动态场景图像,以连续的动态平面图像实时反映在模拟跟踪系统中计算机的屏幕上。

　　跟踪过程中,观测人员利用经纬仪的瞄准镜跟踪目标,对目标方位角A和高低角E进行观察测量。由于靶场测量站点的地理位置是相对固定的,而被测量的目标也是有固定的理论飞行弹道轨迹,因此,距离和环境决定了在经纬仪的瞄准镜中观察的背景和目标在视场中是按目标的飞行理论弹道轨迹以基本固定的距离、环境、姿态进行连续变化的。经纬仪的主镜视场角与目标的距离就决定了背景和目标在图像上的相对大小。设测量站点的经纬仪瞄准镜的视场角为B×B,计算机屏幕的分辨率M×M,观测到的由目标几何尺寸形成的方位角和高低角分别A1、A2和E1、E2为目标,则在计算机屏幕上目标的图像的水平方向像素数ma及垂直方向像素数me大小为:

　　ma=M×(A2-A1)/B;me=M×(E2-E1)/B (1)

　　动态生成观测对象的过程就是在计算机屏幕上实时地把模拟动态飞行器以符合观测环境的空间坐标关系的像素数和相对位置反映出来。

　　3　动态测量对象生成系统的组成及实现

　　观测对象模拟生成程序的开发平台为Win-dows98+Borland C++Builder5.0+DirectX7.0,计算机配置基本为:750/PⅢ、128M内存、带32M显存的视频卡、30G硬盘。图2反映了加挂于经纬仪上的动态模拟跟踪系统的组成,这种结构可用于日常的训练操作,在当需要实际执行观测任务时可以把计算机简单地卸下,而对经纬仪的正常使用不产生任何影响。