CN111595361A - 一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量方法，属于光电测量技术领域，适用于光电设备外场试验过程中的精度标校。本发明基于恒星实时位置参数，光电设备在叠加正弦扰动情况下对目标恒星进行稳定跟踪，通过统计分析恒星理论位置与实时测量位置误差，获取光电设备的动态测量精度，解决光电设备外场工作时测量精度测量标校问题。同时该方法具有很强的通用性，对具有测量电视的其他外场测量设备(如雷达、遥测设备等)的测量误差标校也适用。
Description
技术领域
本发明属于光电测量技术领域，具体涉及一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量方法。
背景技术
光电测量***是靶场飞行试验的重要分***，主要由光电经纬仪、高速弹道相机等光电设备组成，负责完成空中飞行目标的捕获、识别和监视，并同时完成目标飞行试验景象、目标光学特性等试验数据的测量和获取等重要任务，为试验鉴定、任务指控、任务评估等提供数据信息。光电设备外场验收及使用前需对设备动态精度进行检测，现有技术中主要采用光电设备对挂载GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机的无人机跟踪测量，或在室内以多个平行光管为目标，进行动态精度分析检测(GJB 1381A-2011导弹、航天器试验光电经纬仪和脉冲雷达测量精度评定)；此类方式对协作设备要求较高，需通过GNSS接收机获取无人机目标航行过程中时间与位置信息，GNSS时钟与光电设备时间统一装置不一致导致的时间延时误差易对动态精度分析产生影响，整体实施难度较高。
发明内容
本发明的目的是解决靶场飞行试验中的光电测量***的光电设备外场工作时精度测量标校工作不易实施且测试精度不够理想的技术问题。
为实现上述目的解决上述技术问题，本发明提供一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量方法，所采用的技术方案包括以下步骤：
步骤1、光电设备精确定位及误差校正
获取光电设备光轴、照/视准轴、水平轴中心点精确天文坐标，并光电设备单项差进行误差校正；
步骤2、选取目标恒星
依据天文恒星数据库及光电设备探测情况选取目标恒星；
步骤3、动态跟踪测量
计算光电设备与目标恒星位置关系，获取目标恒星相对光电设备的理论方位角、俯仰角，实现光电设备对目标恒星的自动跟踪测量；
步骤4、叠加正弦扰动
调整光电设备伺服工作模式，使伺服转台产生幅度小于1/2探测器视场角的正弦运动，此时等效视为目标恒星在视场内做正弦运动；并进行目标角度测量，记录测量数据，获取光电设备对目标恒星的角度动态测量值；
步骤5、计算动态测量精度
5.1计算单帧测量误差
通过计算分析光电设备对目标恒星单帧的角度测量值与理论测量值，得出光电设备单帧测量误差。
5.2计算动态测量精度
依据5.1对光电设备单帧测量误差的计算方法，通过计算分析光电设备对目标恒星连续多帧的动态测量值与理论测量值，可获得光电设备多帧动态测量误差数据，经统计计算即可得出动态测量精度；
进一步的，步骤2中，目标恒星选用北极星。
进一步的，步骤4中，光电设备伺服工作模式采用引导跟踪工作模式。
本发明的有效收益如下：
1、本发明适用于具备自动跟踪测量功能的光电设备外场试验过程中的精度标校；本发明同时适用对具有测量电视的其他外场测量设备(如雷达、遥测设备等)的测量误差标校。
2、本发明叠加正弦扰动获取光电设备对运动目标测量数据，通过计算分析获取光电设备动态测量精度，简化了光电设备动态精度测量标校流程，减少了多设备协调导致的***误差，提高了测量数据的精确度；
3、本发明利用伺服***叠加正弦扰动的方法实现了光电设备的动态测量数据获取，降低了光电设备动态精度测量标校难度，在很大程度上满足了光电设备外场精度测量。
附图说明
图1一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量方法流程简图；
图2一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量原理图。
具体实施方式
本发明是通过光电设备在叠加正弦扰动情况下对目标恒星进行稳定跟踪，通过统计分析恒星理论位置与实时测量位置误差，获取光电设备的动态测量精度。现在结合附图和具体实施例，对本发明做进行详细的阐述。
本发明实现的流程图如图1所示，下面结合流程图对本发明的实现过程进行详细的描述。
(1)光电设备精确定位及误差校正
通过大地测量等定位手段测量获取光电设备三轴(光轴、照/视准轴、水平轴)中心点精确天文坐标，坐标精度(均方根差)应小于1/3的光电设备的测角随机误差。依据GJB2234A-2014光电经纬仪事后数据处理方法，对光电设备单项差进行误差校正，确保测量数据真实可靠。
(2)选取目标恒星
光电设备选星的基本原则是根据其探测器(电影、电视等)性能决定所能探测的最低星等。通常选择晴朗的夜晚进行观测，依据天文恒星数据库及光电设备探测情况选取目标恒星，要求目标恒星为视场内亮度最高目标，符合高低角(20°～65°)限制条件，且观测视场内无干扰光电设备对目标恒星进行稳定自动跟踪测量的其他目标，优先选用北极星。
(3)动态跟踪测量
通过计算光电设备与目标恒星位置关系，给出目标恒星相对光电设备的理论方位角、俯仰角。采用自动或手动方式调整光电设备伺服转台使其指向目标恒星，调节光电设备自动捕获跟踪阈值、光学***焦距等参数，实现光电设备对目标恒星进行稳定的自动跟踪测量。
(4)叠加正弦扰动
由于光电设备动态精度测量的本质是考察设备对运动目标跟踪时的角度测量精度，常规测量方法实施的重难点在于：运动目标产生、目标精确位置获取及数据采集时间统一。
为规避以上问题，依据等效法的科学思维方法，在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的问题：即可使光电设备探测器产生相对无穷远固定目标(恒星)的运动来等效光电设备对运动目标进行跟踪时的场景。
如图2所示，在探测器产生运动时为确保恒星目标保持在探测器探测范围内，必须对光电设备探测器运动模式进行限定；当光电设备探测器相对视场中心固定目标做小于1/2探测器视场角的正弦运动时，目标可始终以运动目标形式出现在视场中，构成光电设备对运动目标的跟踪测量场景，即叠加正弦扰动。叠加正弦扰动进行目标角度测量的具体操作方法如下：
在步骤(3)基础上通过调整光电设备伺服工作模式，如采用引导跟踪工作模式，使伺服转台产生幅度小于1/2探测器视场角的正弦运动，此时可等效视为目标恒星在视场内做正弦运动；期间进行目标角度测量，记录测量数据，获取光电设备对目标恒星的角度动态测量值。
(5)计算动态测量精度
5.1计算单帧测量误差
通过计算分析光电设备对目标恒星单帧的角度测量值与理论测量值，得出光电设备单帧测量误差。
其中单帧测量误差εA、εE计算如下：
εA＝|∠XOM′-∠XOM1| (1)
εE＝|∠MOM′-∠M1OM′1| (2)
εA：单帧方位角测量误差，单位：°；
εE：单帧俯仰角测量误差，单位：°；
∠XOM′：恒星目标当前时刻理论方位角，单位：°；
∠XOM1：恒星目标当前时刻实际测量方位角，单位：°；
∠MOM′：恒星目标当前时刻理论俯仰角，单位：°；
∠M1OM′1：恒星目标当前时刻实际测量俯仰角，单位：°。
5.2计算动态测量精度
依据5.1对光电设备单帧测量误差的计算方法，通过计算分析光电设备对目标恒星连续多帧的动态测量值与理论测量值，可获得光电设备多帧动态测量误差数据，经统计计算即可得出动态测量精度。
其中动态测量精度
计算如下：
n：进行统计的测量数据帧数。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、光电设备精确定位及误差校正
获取光电设备光轴、照/视准轴、水平轴中心点精确天文坐标，并光电设备单项差进行误差校正；
步骤2、选取目标恒星
依据天文恒星数据库及光电设备探测情况选取目标恒星；
步骤3、动态跟踪测量
计算光电设备与目标恒星位置关系，获取目标恒星相对光电设备的理论方位角、俯仰角，实现光电设备对目标恒星的自动跟踪测量；
步骤4、叠加正弦扰动
调整光电设备伺服工作模式，使伺服转台产生幅度小于1/2探测器视场角的正弦运动，此时等效视为目标恒星在视场内做正弦运动；并进行目标角度测量，记录测量数据，获取光电设备对目标恒星的角度动态测量值；
步骤5、计算动态测量精度
5.1计算单帧测量误差
通过计算分析光电设备对目标恒星单帧的角度测量值与理论测量值，得出光电设备单帧测量误差。
5.2计算动态测量精度
依据5.1对光电设备单帧测量误差的计算方法，通过计算分析光电设备对目标恒星连续多帧的动态测量值与理论测量值，可获得光电设备多帧动态测量误差数据，经统计计算即可得出动态测量精度。
2.根据如权利要求1所述的一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量方法，其特征在于，所述步骤2中，所述恒星选用北极星。
3.根据如权利要求1所述的一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量方法，其特征在于，所述步骤4中，所述光电设备伺服工作模式采用引导跟踪工作模式。
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- 2020-06-05 CN CN202010503536.0A patent/CN111595361A/zh active Pending
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