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楊廷梧、張正中編著的《航空飛行試驗光電測量 理論與方法》是飛行試驗光電測量的一部專著，匯集 了作者多年來在飛行試驗光電測 量工作的研究成果。本書從測量基礎理論入手，描述 了飛行試驗光電測量的主要 內容和方法。各種算法均在飛行試驗中得到了驗證與 應用。
《航空飛行試驗光電測量理論與方法》以航空飛 行試驗光電測量工程為背景，從理論與方法上系統地 描述航空 飛行器飛行試驗光電測量理論與方法。全書共分八章 。前三章論述了航空飛行試 驗光電測量理論基礎；后五章論述了航空飛行試驗光 電測量的主要方法。
本書可作為航空類高等院校對航空飛行試驗光電 測量與測控專業感興趣的本 科生和研究生的專題閱讀教材，也可作為從事航空、 航天、兵器、船舶試驗的科技工 作者和工程技術人員參考資料。
《航空飛行試驗光電測量理論與方法》以航空飛 行試驗光電測量工程為背景，從理論與方法上系統地 描述航空 飛行器飛行試驗光電測量理論與方法。全書共分八章 。前三章論述了航空飛行試 驗光電測量理論基礎；后五章論述了航空飛行試驗光 電測量的主要方法。
本書可作為航空類高等院校對航空飛行試驗光電 測量與測控專業感興趣的本 科生和研究生的專題閱讀教材，也可作為從事航空、 航天、兵器、船舶試驗的科技工 作者和工程技術人員參考資料。
名人/編輯推薦
《航空飛行試驗光電測量理論與方法》可作為航空類高等院校對航空飛行試驗光電測量與測控專業感興趣的本科生和研究生的專題閱讀教材，也可作為從事航空、航天、兵器、船舶試驗的科技工作者和工程技術人員參考資料。
目次
第0章術語及定義
0.1設備術語
0.2攝影測量術語
0.3航跡測量術語
0.4測量誤差與測量不確定度術語
第1章概論
1.1概述
1.2航空飛行試驗
1.3航空飛行試驗測量
1.4航空飛行試驗光電測量
1.4.1航空飛行試驗光電測量的基本概念
1.4.2航空飛行試驗光電測量的作用
1.4.3航空飛行試驗光電測量的特點
1.4.4航空飛行試驗光電測量使用的主要設備
1.4.5航空飛行試驗光電測量目前涉及的主要技術
1.4.6航空飛行試驗光電測量一般工作流程
參考文獻
第2章航空飛行試驗光電測量理論基礎
2.1測量誤差及其性質
2.1.1測量誤差
2.1.2隨機誤差的統計特性
2.1.3精度指標一一方差、平均誤差、極限誤差、相對誤差
2.1.4方差估計方法
2.1.5系統誤差指標一一準確度
2.1.6測量精度有關術語之間相互關系
2.2測量不確定度
2.2.1測量不確定度的提出
2.2.2標準不確定度的評定
2.2.3自由度及其確定
2.2.4測量不確定度與誤差
2.2.5測量不確定度傳播律
2.3最小二乘誤差估計
2.3.1最小二乘誤差估計原理
2.3.2最小二乘誤差估計變量擴展
2.3.3最小二乘誤差估計統計特性
2.3.4最小二乘估計量的幾何意義
2.4最小均方誤差估計
2.4.1動態系統模型
2.4.2線性最小均方誤差估計算法
2.5最大似然估計
2.6無約束最優計算方法
2.6.1最速下降法
2.6.2牛頓法
2.6.3共軛方向法
2.6.4共軛梯度法
2.6.5變尺度法
2.7數字圖像處理
2.7.1數字圖像處理有關術語
2.7.2數字圖像灰度直方圖
2.7.3數字圖像點運算
2.7.4數字圖像代數運算
2.7.5數字圖像幾何運算
參考文獻
第3章常用坐標系及其坐標轉換
3.1常用坐標系
3.1.1影像坐標系與像空間坐標系
3.1.2空間極坐標系
3.1.3空間直角坐標系
3.1.4機體坐標系
3.1.5輔助坐標系
3.1.6地心坐標系
3.2坐標轉換
3.2.1大地坐標轉換為地心直角坐標
3.2.2地心直角坐標轉換為大地坐標
3.2.3大地坐標轉換為切平面直角坐標
3.2.4垂線直角坐標轉換為WGS—84地心直角坐標
3.2.5影像平面坐標系與像空間坐標系的關系
3.2.6空間極坐標轉換為空間直角坐標
3.2.7輔助空間直角坐標轉換為空間直角坐標
3.3高程系統
3.3.1水準面和大地水準面
3.3.2高程系統與高程基準
3.3.3高程系統的選用與轉換
3.4坐標轉換誤差
3.4.1坐標轉換誤差模型
3.4.2空間極坐標轉換為空間直角坐標誤差模型
3.4.3輔助空間直角坐標轉換為空間直角坐標誤差模型
參考文獻
第4章空間定位測量
4.1光電測量系統
4.1.1光電經緯儀測量系統
4.1.2雷達測量系統
4.1.3數字高速攝影系統
4.1.4航空攝影系統
4.2圖像解析攝影測量
4.2.1空間坐標系
4.2.2攝影內外方位元素
4.2.3共線條件方程
4.2.4旋轉矩陣
4.3單站定位測量
4.3.1數學模型
4.3.2線性最小均方差機動目標位置估計
4.3.3全局最小二乘機動目標位置估計
4.3.4地球曲率對高程的影響
4.3.5地球曲率對距離測量的影響
4.4空間前方交會
4.4.1兩站前方交會
4.4.2多站前方交會
4.5空間后方交會
4.5.1直接線性變換
4.5.2光線東角錐體模型
4.5.3模型不定性問題
4.6航帶測量
4.6.1地面觀測帶測量模型
4.6.2空中觀測航帶測量模型
4.7特殊條件下的測量
4.7.1系數測量法
4.7.2附有平面約束條件測量法
4.8誤差橢圓
4.8.1點位誤差
4.8.2誤差橢圓
4.8.3相對誤差橢圓
參考文獻
第5章光電圖像跟蹤與測量
5.1數字圖像預處理
5.1.1圖像恢復
5.1.2圖像分割
5.2特征點線檢測
5.2.1圖像邊緣檢測
5.2.2特征標志中心檢測
5.2.3序列圖像中特征點檢測
5.2.4快速跟蹤算法
5.3基于小波金字塔的模板匹配算法
5.3.1模板匹配原理
5.3.2圖像金字塔
5.3.3金字塔模板匹配
5.3.4仿真與分析
5.4機動目標姿態測量
5.4.1基于單像后方交會的姿態解算
5.4.2基于輪廓匹配的姿態求解
5.4.3攝像機初始參數標定
5.4.4基于滅點理論的飛機起飛著陸姿態解算
5.4.5基于透視幾何原理的飛機起飛著陸姿態解算
參考文獻
第6章多傳感器數據處理
6.1觀測異常值濾波
6.1.1觀測異常值及其性質
6.1.2多項式滑動模型
6.1.3觀測異常值自適應濾波
6.2數據濾波與動態分組
6.2.1K—L模型
6.2.2IMM—UKF濾波模型
6.2.3多傳感器動態分組
6.3分布式多傳感器數據融合
6.3.1概述
6.3.2多傳感器加權融合模型
6.3.3離散卡爾曼濾波模型
6.3.4多尺度卡爾曼濾波模型
6.4多元回歸分析
6.4.1多元線性回歸模型
6.4.2非線性回歸模型
6.4.3偏最小二乘回歸模型
6.4.4多元回歸模型仿真
參考文獻
第7章分布式多傳感器光電跟蹤測量系統設計
7.1分布式多傳感器跟蹤系統結構分析
7.1.1原始觀測信號
7.1.2傳感器本地處理單元
7.1.3融合中心處理單元
7.2分布式多傳感器融合估計
7.2.1系統模型
7.2.2優化準則
7.2.3最優化方法
7.2.4算法分析
7.2.5算法選擇過程分析
7.3系統支持功能
7.3.1傳感器系統管理
7.3.2航跡管理
7.3.3數據庫管理
7.4分布式多傳感器跟蹤系統性能評估
7.4.1系統的跟蹤性能
7.4.2系統綜合性能
7.4.3跟蹤成功率分析
7.5分布式多傳感器跟蹤系統的發展
7.5.1開展TENA技術與標準研究
7.5.2開展先進分布式仿真試驗與鑒定技術研究
7.5.3開展大武器系統、多靶場與鑒定技術研究
參考文獻
第8章光電測量不確定度分析
8.1測量不確定度的應用
8.1.1合成標準不確定度
8.1.2擴展不確定度
8.1.3不確定度的報告
8.1.4測量設備精度表示方法
8.1.5測量數據處理
8.1.6測量設備系統誤差估計與評定
8.1.7測量設備偶然誤差估計與評定
8.1.8極限誤差估計與評定
8.1.9測量設備標準差估計與評定
8.2典型測量模型的不確定度分析
8.2.1單站空間極坐標測量模型不確定度分析
8.2.2空間交會測量不確定度分析
8.2.3測量不確定度分析的作用
參考文獻
附錄A時間系統
附錄B坐標系統
0.1設備術語
0.2攝影測量術語
0.3航跡測量術語
0.4測量誤差與測量不確定度術語
第1章概論
1.1概述
1.2航空飛行試驗
1.3航空飛行試驗測量
1.4航空飛行試驗光電測量
1.4.1航空飛行試驗光電測量的基本概念
1.4.2航空飛行試驗光電測量的作用
1.4.3航空飛行試驗光電測量的特點
1.4.4航空飛行試驗光電測量使用的主要設備
1.4.5航空飛行試驗光電測量目前涉及的主要技術
1.4.6航空飛行試驗光電測量一般工作流程
參考文獻
第2章航空飛行試驗光電測量理論基礎
2.1測量誤差及其性質
2.1.1測量誤差
2.1.2隨機誤差的統計特性
2.1.3精度指標一一方差、平均誤差、極限誤差、相對誤差
2.1.4方差估計方法
2.1.5系統誤差指標一一準確度
2.1.6測量精度有關術語之間相互關系
2.2測量不確定度
2.2.1測量不確定度的提出
2.2.2標準不確定度的評定
2.2.3自由度及其確定
2.2.4測量不確定度與誤差
2.2.5測量不確定度傳播律
2.3最小二乘誤差估計
2.3.1最小二乘誤差估計原理
2.3.2最小二乘誤差估計變量擴展
2.3.3最小二乘誤差估計統計特性
2.3.4最小二乘估計量的幾何意義
2.4最小均方誤差估計
2.4.1動態系統模型
2.4.2線性最小均方誤差估計算法
2.5最大似然估計
2.6無約束最優計算方法
2.6.1最速下降法
2.6.2牛頓法
2.6.3共軛方向法
2.6.4共軛梯度法
2.6.5變尺度法
2.7數字圖像處理
2.7.1數字圖像處理有關術語
2.7.2數字圖像灰度直方圖
2.7.3數字圖像點運算
2.7.4數字圖像代數運算
2.7.5數字圖像幾何運算
參考文獻
第3章常用坐標系及其坐標轉換
3.1常用坐標系
3.1.1影像坐標系與像空間坐標系
3.1.2空間極坐標系
3.1.3空間直角坐標系
3.1.4機體坐標系
3.1.5輔助坐標系
3.1.6地心坐標系
3.2坐標轉換
3.2.1大地坐標轉換為地心直角坐標
3.2.2地心直角坐標轉換為大地坐標
3.2.3大地坐標轉換為切平面直角坐標
3.2.4垂線直角坐標轉換為WGS—84地心直角坐標
3.2.5影像平面坐標系與像空間坐標系的關系
3.2.6空間極坐標轉換為空間直角坐標
3.2.7輔助空間直角坐標轉換為空間直角坐標
3.3高程系統
3.3.1水準面和大地水準面
3.3.2高程系統與高程基準
3.3.3高程系統的選用與轉換
3.4坐標轉換誤差
3.4.1坐標轉換誤差模型
3.4.2空間極坐標轉換為空間直角坐標誤差模型
3.4.3輔助空間直角坐標轉換為空間直角坐標誤差模型
參考文獻
第4章空間定位測量
4.1光電測量系統
4.1.1光電經緯儀測量系統
4.1.2雷達測量系統
4.1.3數字高速攝影系統
4.1.4航空攝影系統
4.2圖像解析攝影測量
4.2.1空間坐標系
4.2.2攝影內外方位元素
4.2.3共線條件方程
4.2.4旋轉矩陣
4.3單站定位測量
4.3.1數學模型
4.3.2線性最小均方差機動目標位置估計
4.3.3全局最小二乘機動目標位置估計
4.3.4地球曲率對高程的影響
4.3.5地球曲率對距離測量的影響
4.4空間前方交會
4.4.1兩站前方交會
4.4.2多站前方交會
4.5空間后方交會
4.5.1直接線性變換
4.5.2光線東角錐體模型
4.5.3模型不定性問題
4.6航帶測量
4.6.1地面觀測帶測量模型
4.6.2空中觀測航帶測量模型
4.7特殊條件下的測量
4.7.1系數測量法
4.7.2附有平面約束條件測量法
4.8誤差橢圓
4.8.1點位誤差
4.8.2誤差橢圓
4.8.3相對誤差橢圓
參考文獻
第5章光電圖像跟蹤與測量
5.1數字圖像預處理
5.1.1圖像恢復
5.1.2圖像分割
5.2特征點線檢測
5.2.1圖像邊緣檢測
5.2.2特征標志中心檢測
5.2.3序列圖像中特征點檢測
5.2.4快速跟蹤算法
5.3基于小波金字塔的模板匹配算法
5.3.1模板匹配原理
5.3.2圖像金字塔
5.3.3金字塔模板匹配
5.3.4仿真與分析
5.4機動目標姿態測量
5.4.1基于單像后方交會的姿態解算
5.4.2基于輪廓匹配的姿態求解
5.4.3攝像機初始參數標定
5.4.4基于滅點理論的飛機起飛著陸姿態解算
5.4.5基于透視幾何原理的飛機起飛著陸姿態解算
參考文獻
第6章多傳感器數據處理
6.1觀測異常值濾波
6.1.1觀測異常值及其性質
6.1.2多項式滑動模型
6.1.3觀測異常值自適應濾波
6.2數據濾波與動態分組
6.2.1K—L模型
6.2.2IMM—UKF濾波模型
6.2.3多傳感器動態分組
6.3分布式多傳感器數據融合
6.3.1概述
6.3.2多傳感器加權融合模型
6.3.3離散卡爾曼濾波模型
6.3.4多尺度卡爾曼濾波模型
6.4多元回歸分析
6.4.1多元線性回歸模型
6.4.2非線性回歸模型
6.4.3偏最小二乘回歸模型
6.4.4多元回歸模型仿真
參考文獻
第7章分布式多傳感器光電跟蹤測量系統設計
7.1分布式多傳感器跟蹤系統結構分析
7.1.1原始觀測信號
7.1.2傳感器本地處理單元
7.1.3融合中心處理單元
7.2分布式多傳感器融合估計
7.2.1系統模型
7.2.2優化準則
7.2.3最優化方法
7.2.4算法分析
7.2.5算法選擇過程分析
7.3系統支持功能
7.3.1傳感器系統管理
7.3.2航跡管理
7.3.3數據庫管理
7.4分布式多傳感器跟蹤系統性能評估
7.4.1系統的跟蹤性能
7.4.2系統綜合性能
7.4.3跟蹤成功率分析
7.5分布式多傳感器跟蹤系統的發展
7.5.1開展TENA技術與標準研究
7.5.2開展先進分布式仿真試驗與鑒定技術研究
7.5.3開展大武器系統、多靶場與鑒定技術研究
參考文獻
第8章光電測量不確定度分析
8.1測量不確定度的應用
8.1.1合成標準不確定度
8.1.2擴展不確定度
8.1.3不確定度的報告
8.1.4測量設備精度表示方法
8.1.5測量數據處理
8.1.6測量設備系統誤差估計與評定
8.1.7測量設備偶然誤差估計與評定
8.1.8極限誤差估計與評定
8.1.9測量設備標準差估計與評定
8.2典型測量模型的不確定度分析
8.2.1單站空間極坐標測量模型不確定度分析
8.2.2空間交會測量不確定度分析
8.2.3測量不確定度分析的作用
參考文獻
附錄A時間系統
附錄B坐標系統
書摘/試閱
2.外方位兀景
外方位元素是確定攝影瞬間投影中心與主光軸在給定物方空間坐標系中的位置與指向數據，包括投影中心在物方空間坐標系中的三個空間坐標值（Xs，Ys，Zs）和主光軸在物方空間坐標系下的向量方向，用（ψ，ω，κ）三個角度值來表示。
當已知攝影機的內方位元素時，通過其投影中心S在物方空間坐標系中的坐標（Xs，Ys，Zs）連同其空間軸系在物方空問軸系中的定向角元素，可以唯一地確定投影中心和主光軸在物方空間坐標系中的位置和方位。
這三個獨立的定向角元素可以有不同的定義方法。它與機體坐標系下的三個飛機姿態角的定義和命名有所區別：機體坐標系——原點位于飛機的重心，其縱軸X位于飛機的參考面（對稱垂直面）內指向前方（平行于機身縱軸線），橫軸Y垂直于飛機的參考平面指向右方，豎軸’Z位于飛機的參考面內指向下方。飛機俯仰角為θp，飛機傾斜角為θR，飛機偏航角為θγ，因此在使用中需注意與下面介紹的航空攝影測量中使用的一種典型的轉角系統的區別。該轉角系統為ψ，ω，κ轉角系統：
（1）航空攝影時，ψ，ω，κ轉角系統是取飛機飛行方向作為物方空間坐標系的X軸，三個轉角分別為：
①偏角ψ：繞SY軸旋轉，航空攝影中主要隨飛機俯仰角的變化而變化；
②傾角ω：繞SX軸旋轉，航空攝影中主要隨飛機傾斜角的變化而變化；
③旋角κ：繞SZ軸旋轉，航空攝影中主要隨飛機偏航角的變化而變化。
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