大型雷达天线三维面形动态测量理论与关键技术研究

随着数字化雷达技术的不断发展，近年来对雷达天线面形精度的动态测量要求越来越迫切，但迄今这一问题在国内尚未得到解决。本项目研究大型雷达天线三维面形动态视觉测量的相关理论、方法及关键技术。主要研究内容包括：（1）研究建立大型雷达天线动态测量模型、误差模型以及测量网络仿真优化方法，优化系统的测量方案；（2）研究大型雷达天线动态测量大视场相机标定方法、图像处理与图像匹配、三维重建等关键技术，提高系统的测量精度和速度；（3）研究构建大尺寸三维面形动态视觉测量实验系统，实现大型雷达天线面形动态测量，完成天线面形的变形分析；（4）研究动态视觉测量系统的精度评价方法，通过实验和现场测量验证相关理论和方法的有效性。本项目的开展有助于提高我国大型雷达天线的设计制造水平，研究成果将使我国在该研究领域的核心技术上获得自主知识产权，对于推动大尺寸三维动态测量技术的发展与应用具有重要意义。

本项目主要研究大型雷达天线三维面形动态视觉测量的相关理论、方法及关键技术。主要研究工作包括：（1）研究了大型雷达天线动态视觉测量模型与误差模型。提出了非对焦状态下同物距相关的视觉测量畸变模型，基于该模型，提出了一种单边自标定光束平差方法，消除了由目标点空间分布带来的系统误差；提出了基于单一基准尺的视觉测量精度评价方法，全面客观地评价系统测量精度，降低了误差分析的复杂度。（2）提出了基于仿真系统的测量网络优化方法，建立了基于误差传递模型的网络评价和优化目标函数，改进了基本遗传算法的变异算子和交叉算子，设计了网络规划仿真系统，并通过实测实验验证了方法的有效性。（3）提出了在任意对焦状态下场相关畸变模型的标定方法，并建立了回光反射共面直线阵列标定场，实现了全部单边畸变参数的高精度标定；提出了基于单一基准尺的病态摄影测量网络定向理论和方法，消除了测量环境对定向参数的影响。（4）研究了快速图像处理与匹配方法，有效提高了系统处理效率和自动化水平。提出了线程束集体原子操作的优化策略，设计了基于CUDA的图像处理和特征点并行定位算法；研究并实现了一种基于光束平差和内外参数优化的图像自动匹配算法。（5）完成了动态视觉测量系统的设计，并利用该系统，对某雷达天线面形开展了动态视觉测量实验，实验结果表明，测量系统达到项目预期研究目标，可以满足大型雷达天线面形动态测量需求。