光電經(jīng)緯儀動態(tài)誤差修正方法
【專利摘要】光電經(jīng)緯儀動態(tài)誤差修正方法，涉及光電測控領(lǐng)域，解決現(xiàn)有由于光電經(jīng)緯儀動態(tài)測量過程中，編碼器采樣中心與紅外相機(jī)曝光中心不同步，而導(dǎo)致的系統(tǒng)延時誤差的問題，標(biāo)定檢測架；并取獲得的三個正倒鏡數(shù)據(jù)的平均值作為真值；延時參數(shù)設(shè)計(jì)；設(shè)定相機(jī)的外觸發(fā)同步信號延時TD，選擇編碼器值，從而實(shí)現(xiàn)曝光時間中心與脫靶量、編碼器的采樣時刻三者對齊；動態(tài)測角精度計(jì)算設(shè)置紅外相機(jī)的外觸發(fā)同步延時TD，然后設(shè)置紅外經(jīng)緯儀的伺服控制參數(shù)和擺幅，使用紅外經(jīng)緯儀對全視場正弦運(yùn)動時的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；獲得方位角和俯仰的信息；將的方位角和俯仰角信息分別與步驟一獲得的真值作差，取平方根的值，即獲得測角精度，實(shí)現(xiàn)對誤差的修正。
【專利說明】光電經(jīng)結(jié)儀動態(tài)誤差修正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電測控領(lǐng)域，具體涉及光電經(jīng)緯儀動態(tài)誤差修正方法，在光電經(jīng)緯儀精度檢測中，可用于提高光電經(jīng)緯儀的測角精度。同時，在外場測試試驗(yàn)中，可用于提高目標(biāo)的外彈道軌跡坐標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]在導(dǎo)彈、航天器發(fā)射試驗(yàn)過程中，火箭的飛行彈道和衛(wèi)星軌道等反映試驗(yàn)情況的數(shù)據(jù)，大多數(shù)是由無線電和光學(xué)外測設(shè)備通過測量獲得的，這些外測設(shè)備的測量精度，標(biāo)志著我國導(dǎo)彈、衛(wèi)星等航天器試驗(yàn)的測控水平。而精度是外測設(shè)備的生命和歸宿，由于測量數(shù)據(jù)及精度分析對導(dǎo)彈、衛(wèi)星等航天器的研制、定型和改進(jìn)密切相關(guān)，因此國內(nèi)各相關(guān)單位對外測設(shè)備的精度鑒定工作都十分重視。而光電經(jīng)緯儀是靶場光電測量的主要設(shè)備，光電測量設(shè)備主要通過角度測量、交會處理完成被測目標(biāo)空間定位的，進(jìn)一步計(jì)算目標(biāo)的外彈道參數(shù)數(shù)據(jù)。測角誤差的大小直接影響定位精度，因此對測角誤差的來源、影響和檢測方法的研究是光電經(jīng)緯儀的重要研究內(nèi)容之一。
[0003]光電經(jīng)緯儀的精度標(biāo)定分為靜態(tài)測角精度與動態(tài)測角精度兩部分內(nèi)容，動態(tài)測量測角精度是在靜態(tài)測角精度基礎(chǔ)上得出的。本文對影響光電經(jīng)緯儀動態(tài)測量誤差的原因進(jìn)行分析，并提出了基于時間對齊的誤差修正方法，經(jīng)過動態(tài)測角修正的方位角與俯仰角測角誤差均方根值分別由27.89〃與17.67〃提高到10.07〃與8.56"，該方法有效的提高了動態(tài)測量精度，并且對其它光電測量設(shè)備具有參考價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為解決由于光電經(jīng)緯儀動態(tài)測量過程中，編碼器采樣中心與紅外相機(jī)曝光中心不同步，而導(dǎo)致的系統(tǒng)延時誤差，提出了一種通過分析實(shí)驗(yàn)參數(shù)，設(shè)置紅外相機(jī)外觸發(fā)信號延時時間的方法，解決曝光同步的問題。
[0005]本發(fā)明光電經(jīng)緯儀動態(tài)誤差修正方法，該方法包括以下步驟:
[0006]步驟一、標(biāo)定檢測架；采用高精度萊卡經(jīng)緯儀，測量三個平行光管的角度值，所述平行光管的角度值為標(biāo)定三個平行光管的正倒鏡數(shù)據(jù)，并將獲得的三個正倒鏡數(shù)據(jù)的平均值作為真值；
[0007]步驟二、延時參數(shù)設(shè)計(jì)；設(shè)定相機(jī)的外觸發(fā)同步信號延時TD，選擇編碼器值，根據(jù)公式:T/2+Tdelay = 1.25msXi，T為時間，i的取值為O?7，實(shí)現(xiàn)曝光時間與脫靶量、編碼器的采樣時刻三者對齊；
[0008]步驟三、動態(tài)測角精度計(jì)算；根據(jù)步驟二設(shè)定的紅外相機(jī)的外觸發(fā)同步信號延時TD，然后設(shè)置紅外經(jīng)緯儀的伺服控制參數(shù)和擺幅，使用紅外經(jīng)緯儀對全視場正弦運(yùn)動時的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；獲得方位角和俯仰的信息；
[0009]步驟四、將步驟三獲得的方位角和俯仰角信息分別與步驟一獲得的真值作差，取平方根的值，即獲得測角精度，實(shí)現(xiàn)對誤差的修正。[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提出了使用動態(tài)延時設(shè)置修正的方法，將曝光時刻、脫靶量、編碼器三個元素對齊到同一時刻。給出了不同系統(tǒng)參數(shù)下的，延時修正時間計(jì)算公式。使用該公式可以計(jì)算不同積分時間的對就的相機(jī)延時設(shè)置，以及編碼器數(shù)據(jù)選擇方法。本發(fā)明所述的方法在大視場紅外光電測控領(lǐng)域，有利于提高大視場紅外光電經(jīng)緯儀的動態(tài)測角精度。采用系統(tǒng)內(nèi)部延時修正的方法，對光電經(jīng)緯儀的動態(tài)測量精度進(jìn)行修正，經(jīng)過動態(tài)測角修正的方位角與俯仰角測角誤差均方根值分別由27.89〃與17.67〃提高到10.07〃與8.56"，該方法有效的提高了動態(tài)測量精度，并且對其它光電測量設(shè)備具有參考價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述的光電經(jīng)緯儀動態(tài)誤差修正方法的檢測環(huán)境組成示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明所述的光電經(jīng)緯儀動態(tài)誤差修正方法中延時修正后的光電經(jīng)緯儀時序關(guān)系不意圖；
[0013]圖3為未延時修正的光電經(jīng)纟韋儀時序關(guān)系不意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明所述的光電經(jīng)緯儀動態(tài)誤差修正方法的外場比對實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果；【具體實(shí)施方式】
[0015]一、標(biāo)定檢測架；檢測架標(biāo)定在室內(nèi)的裝校標(biāo)校車間完成的，需要將經(jīng)緯儀放置于檢測平臺后工作，標(biāo)定系統(tǒng)包括穩(wěn)定平臺、紅外光電經(jīng)緯儀、大口徑平行光管、檢測架、0.5 "萊卡經(jīng)緯儀等系統(tǒng)。將檢測平臺調(diào)整穩(wěn)定后，使用0.5 "萊卡經(jīng)緯儀對方位角0°、俯仰角0°的1#光管、方位角90°、俯仰角0°的5#光管，及方位角90°、俯仰角65°的6#光管進(jìn)行標(biāo)定；標(biāo)定數(shù)據(jù)包括三次正倒鏡數(shù)據(jù)，然后以三次數(shù)據(jù)的平均值作為真值。同時，使用0.5 "萊卡經(jīng)緯儀的標(biāo)定三個光管的正倒鏡數(shù)據(jù)，用于計(jì)算系統(tǒng)誤差，即零位差、照準(zhǔn)差、橫軸差。系統(tǒng)誤差用于真值修正。
[0016]二、延時修正參數(shù)計(jì)算；光電經(jīng)緯儀的時序原則是必須將曝光時刻、脫靶量、編碼器三個元素對齊到同一時刻。分析問題產(chǎn)生的原因，當(dāng)經(jīng)緯儀以一定的速度、加速度運(yùn)動時，當(dāng)紅外相機(jī)的曝光時間為Ims時，我們需要將紅外相機(jī)曝光中心與8組編碼器其中的一個中心對齊，因此理論上我們需要將編碼器的外觸發(fā)同步向后延時500 μ S，但由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，數(shù)據(jù)傳輸、采樣時刻、以及伺服控制的限制，編碼器的外觸發(fā)同步信號不能修改，可以修改的是相機(jī)的外觸發(fā)信號，因此需要將相機(jī)的外觸發(fā)同步信號向后延時750μ S，選擇第I組編碼器值。延時設(shè)置后工作時序關(guān)系如圖4所示。時序?qū)R的公式如下，當(dāng)紅外相機(jī)的積分時間為T時(Τ 一般為整毫秒)，需要選擇的編碼器為第i [0:7]組，延時時間設(shè)置Tdelay，那么三者需要滿足公式(I )。
[0017]T/2+Tdelay = 1.25ms Xi (I)
[0018]三、采集測量數(shù)據(jù)；經(jīng)過延時設(shè)置后，對經(jīng)緯儀以速度20° /s與擺幅5°的工作參數(shù)以標(biāo)燈為中心進(jìn)行正弦運(yùn)動，然后分別計(jì)算經(jīng)緯儀向上運(yùn)動及向下運(yùn)動時的測得的方位角與俯仰角信息。測量結(jié)果如表1、表2所示，表I為延時修正后經(jīng)緯儀向上運(yùn)動時各幀圖像的編碼器及脫靶量信息，延時修正后經(jīng)緯儀向下運(yùn)動時各幀圖像的編碼器及脫靶量信息；
[0019]表I[0020]
【權(quán)利要求】
1.光電經(jīng)緯儀動態(tài)誤差修正方法，其特征是，該方法包括以下步驟: 步驟一、標(biāo)定檢測架；采用高精度萊卡經(jīng)緯儀，測量三個平行光管的角度值，所述平行光管的角度值為標(biāo)定三個平行光管的正倒鏡數(shù)據(jù)，并將獲得的三個正倒鏡數(shù)據(jù)的平均值作為真值； 步驟二、延時參數(shù)設(shè)計(jì)；設(shè)定相機(jī)的外觸發(fā)同步信號延時TD，選擇編碼器值，根據(jù)公式:T/2+Tdelay = 1.25msXi，T為時間，i的取值為O?7，實(shí)現(xiàn)曝光時間與脫靶量、編碼器的采樣時刻三者對齊； 步驟三、動態(tài)測角精度計(jì)算；根據(jù)步驟二設(shè)定的紅外相機(jī)的外觸發(fā)同步信號延時TD，然后設(shè)置紅外經(jīng)緯儀的伺服控制參數(shù)和擺幅，使用紅外經(jīng)緯儀對全視場正弦運(yùn)動時的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；獲得方位角和俯仰的信息； 步驟四、將步驟三獲得的方位角和俯仰角信息分別與步驟一獲得的真值作差，取平方根的值，即獲得測角精度，實(shí)現(xiàn)對誤差的修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電經(jīng)緯儀動態(tài)誤差修正方法，其特征在于，步驟一所述的采用萊卡經(jīng)緯儀對方位角為0°和俯仰角0°的平行光管，方位角為90°和俯仰角0°的平行光管以及方位角90°、俯仰角65°的平行光管進(jìn)行標(biāo)定。
【文檔編號】G01C25/00GK103727961SQ201410016084
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】劉巖俊, 閆海霞 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所