船用星敏感器姿态测量误差建模与仿真分析

为提高船用星敏感器姿态测量精度,对星敏感器船体姿态测量误差模型进行了理论分析。首先针对船用星敏感器的使用环境构建了船用星敏感器观测模型,然后推导了基于角度测量的船用星敏感器误差模型,最后仿真分析了星敏感器地平滚动角测量误差、安装角度对船体姿态测量精度的影响。误差模型与仿真结果表明,星敏感器地平姿态测量误差、安装角度标定误差以及安装布局等是影响船体姿态测量精度的主要因素,其中当星敏感器地平滚动角测量误差为100″时,船体姿态测量误差最大可达112″;安装布局对船体姿态测量精度有一定的影响,其中船体姿态测量误差随安装方位角的变化而呈周期性振荡趋势,纵摇测量误差随安装仰角的增加而增大;当星敏感器沿艏艉线方向安装时,航向测量误差随安装仰角的增加而增大,当沿垂直于艏艉线方向布局时,横摇测量误差随安装仰角的增加而增大。     

舰载经纬仪船摇误差修正方法研究

针对海上舰船摇摆引起的舰载经纬仪巨大定位及测量误差问题,提出一种船摇误差修正的高精度解决方案。利用惯性导航系统测量出的船体摆动姿态角和GPS局部基准定位信息,对舰载经纬仪实时站址数据和测角数据做了船摇修正处理,并研究了站址误差对测角精度的影响。通过对修正前后数据做误差比对分析,提高了海基测控装备外弹道的测量精度。试验证明,该方法简单、实用,修正后精度满足使用要求,可以推广应用。     

交会对接微波雷达高精度测角算法

交会对接微波雷达需要完成100 km至20 m距离范围内、(±60°)×(±60°)宽视场范围内的角度测量,且测角精度要求在0.05°以内。针对兼具远近距离和宽视场测角需求,本文提出一种十形干涉仪几何对消测角算法。针对远距离测角精度无法满足精度要求的问题,采用基于当前统计模型的自适应Kalman滤波算法来提高测角精度。模拟试验、暗室试验和外场挂飞试验表明:干涉仪几何对消测角算法有效、可行,Kalman滤波后的角度测量结果优于高精度交会对接任务需求,已成功应用于月球轨道交会对接。     

一种基于虚拟目标的飞行器姿态测量方法

提出了一种使用虚拟目标代替真实目标对姿态测量系统进行测试和评估的方法,同时给出了由光学成像设备跟踪状态和目标飞行状态计算目标在光学成像设备像面上成像中轴线斜率和截距的算法.根据姿态测量系统的特点,仿真出大量具有针对性的理论数据和图像,并使用其对姿态测量系统中的图像判读精度和姿态交会算法分别进行了测试和评估.实验结果表明,当虚拟目标长度在80 pixel时,提取精度可达0.1°;而当虚拟目标长度在6 pixel时,提取精度仅为5.7°;姿态交会算法对判读误差具有一定放大作用;图像判读误差是姿态测量中的主要误差源.     

光电经纬仪数据交会误差分析

在多台经纬仪交会测量过程中,为提高数据可靠性和精度,根据异面交会算法原理提出了空间定位精度及其误差的模型,根据误差传播理论说明了交会精度和交会角的关系。数学仿真和实际应用结果表明,在理想交会角区间内等精度和不等精度交会均可采用以提高数据稳定性;而在非理想交会角区间内最好采用等精度交会以提高数据精度。     

基于遗传算法的柱面光栅测角技术研究

高精度角度测量装置是保证旋转设备精度和性能的关键, 广泛应用于测量跟踪仪器中, 特别是对于大尺寸坐标测量仪器, 测角相比于测距是制约坐标测量精度的瓶颈。在精密一维轴系平台上, 采用高精度柱面光栅及四个读数头构建测角装置, 对传感器本身、安装及轴系跳动等误差因素对测角精度的影响进行了详细分析。基于角度测量标准器具校准角度测量误差, 对误差数据进行谐波分析。基于遗传算法提出了一种参数优化方法, 建立误差补偿模型, 对测角误差进行了补偿。实验结果显示, 补偿后柱面光栅测角误差减少为0.7, 证明了误差补偿算法的有效性, 显著地提高了角度测量精度。     

弹载俯冲前斜SAR目标测角及精度分析

根据弹载俯冲合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像原理，提出了目标的SAR测角算法，并仿真分析了弹载SAR成像目标定位和测角误差。前斜角、高度误差和多普勒测量误差对测角影响很大，姿态角误差会影响最终的测角误差。SAR测角精度是影响导弹末制导的关键，需要对系统各项误差项进行约束控制。提出的SAR目标测角算法及测角精度仿真分析结果可为导引头系统设计提供参考。     

基于多台北斗接收机的测姿精度对目标定位精度影响分析

飞机姿态测量是无人机系统目标定位的重要环节。该文拟采用多台北斗天线测姿,分析了北斗接收天线测姿精度对机载光电平台目标定位精度的影响。为此,本文建立机载光电平台目标定位系统模型,用蒙特卡洛法分析目标定位误差,并对飞机姿态测量误差在0.05°~1°范围内以及飞行高度在1 000~8 000 m时的垂直下视和斜视目标定位误差进行比较。实验结果表明,在姿态测量误差及飞行高度范围内,垂直下视目标定位高程误差在20 m左右,平面定位误差为23~65 m;斜视定位（-60°斜视,俯仰轴以水平向前为0°）大地高误差为20~30 m,平面定位误差为24~71 m。同时分析了天线摆放及基线长度对测姿精度的影响。目标定位误差主要与飞机姿态角测量误差、北斗系统误差、光电平台方位角和高低角测量误差有关,还与目标与飞机之间的斜距有关。飞行高度越大,光电平台高低角越小,斜距越大,则目标定位误差越大。基线越长,测姿精度越高,当基线垂直时,横滚角误差最小。     

俯仰/滚转耦合的大角度姿态测量算法

基于加速度计或陀螺仪的测姿方法均存在大角度条件下姿态角误差放大、突变问题。对大俯仰角测量,通过预置欧拉旋转法可确定冗余加速度计的布置方式,降低了俯仰角测量误差。对大俯仰角条件下的滚转角测量,提出基于角速率阈值判定的陀螺解耦测姿算法。当俯仰角速率大于设定阈值时,采用角速度投影可钳制滚转角误差的漂移;当俯仰角速率小于设定阈值时,采用角速度积分可避免角速度投影造成的姿态误差放大。通过理论推导、分析和仿真,预置欧拉旋转法能有效避免大俯仰角条件下俯仰角姿态误差放大,陀螺解耦测姿算法能在振荡环境下长时间保持滚转角精确度。     

三线阵测绘相机交会角在轨监测可行性分析

卫星发射和在轨运行期间,三线阵测绘相机交会角受环境影响会发生变化,从而制约了测绘精度。与现有通过地面控制点反算补偿的方法相比,三线阵测绘相机交会角在轨监测是以上问题实时直接的解决方案,也是无地面控制点摄影测量的关键技术。但其理论上涉及多达36个自由度变化,难以直接实现。为此建立了包含全部自由度变化的测绘相机整体数学模型,推导出完整的相机交会角表达式。进一步基于对各参量影响程度的分析完成了自由度约简,得到简化的相机交会角表达式,并通过仿真验证了简化的合理性,各自由度参量在[0,200μm/(″)]变化范围内,简化误差小于0.05″。分析结果表明:只要重点监测5个关键自由度变化就可以实现三线阵测绘相机交会角的监测,从而大幅降低了系统的复杂程度并使在轨监测成为可能。     

旋转激光平面测角精度测试方法研究

空间测量定位系统是一种基于旋转激光平面进行角度交汇定位的网络测量系统,为了对系统测角性能进行评估,提出了一种测角精度测试方法。测试装置以多齿分度台作为角度基准对水平角精度进行检定,垂直角精度则采用解析方法进行估计。首先利用多面棱体、平行光管以及调整机构调整分度台旋转轴和发射站旋转轴平行,再利用千分表调整两旋转轴径向距离,保证两轴的同心度在0.05 mm以内,轴线夹角在10″以内。实验结果表明,系统水平测角精度高于3″,最佳垂直角精度可达1″。该测试方法有效可行。     

新的相机交会角在轨标定方法

提出了一种新的在轨标定相机交会角的方法,该方法不同于目前广泛采用的摄影测量中的后方交会。以三线阵CCD测绘相机为例,通过对其工作原理的分析,建立了求解相机交会角的几何模型,并利用天绘卫星三线阵影像数据进行了相关试验。结果表明,该方法可行,计算结果精度较高,与摄影测量方法所得结果非常接近。同时,计算分析了定轨精度和地面控制点精度对相机交会角精度的影响。相对于摄影测量的方法而言,该方法理论简单,易于理解,可进一步应用于高分辨相机和多光谱相机离轴角的在轨标定,具有重要意义。     

起伏地形条件下的低仰角测高方法研究

针对起伏地形条件下米波雷达低仰角测高问题,提出了一种基于地形扰动建模的低角测高方法。该方法利用垂直放置的天线阵列接收回波信号,基于地形扰动建模,提取起伏条件下的主特征分量,并对目标高度进行一维搜索,通过判定两个信号子空间是否相交来估计得到目标高度。通过计算机仿真和试验分析了方法的测高性能,并验证了该方法的有效性。     

天绘一号卫星高分辨、多光谱相机与三线阵正视相机夹角在轨标定方法研究

通过对天绘一号卫星摄影原理的分析,建立了在轨标定高分辨、多光谱相机与三线阵正视相机夹角的几何模型,并利用天绘卫星影像数据进行了相关试验。试验结果表明:该方法可行,精度较高,与可供参考的地面实验室定标结果较为接近,高分辨相机与三线阵正视相机夹角标定的两种结果相差1'左右,多光谱相机与三线阵正视相机夹角标定的两种结果相差5'左右。同时,计算分析了卫星定轨误差和地面控制点精度对夹角的影响。该方法模型简单,易于理解,解决了目前天绘一号卫星高分辨、多光谱相机与三线阵正视相机夹角仅有地面实验室标定结果,缺乏有效在轨标定方法的问题,对于影像的融合、纠正及高级产品的生产具有重要意义。     

基于直线空间结构特征的图像匹配方法

直线匹配在图像配准、目标识别等领域有重要应用。提出利用直线空间结构特征进行匹配的方法,算法采用粗精两级匹配的思路,粗匹配阶段用四参数仿射变换模型对待匹配图像进行粗步校正,精匹配阶段利用反映直线空间结构分布特征的直线交点方位角直方图,把直线匹配映射成两个点集的匹配,结合随机抽样共识(RANSAC)算法和参数迭代一致性方法剔除错配点对,实现图像的自动匹配。实验结果表明,本文方法能够取得较高的匹配精度。     

线形交叉模式识别算法的探讨

线形交叉大量存在于地图之中，能否正确地检测和有效地处理这些交叉现象，是地图自动识别技术的关键所在。文章针对地图中交叉的特点，提出了一种基于预测跟踪技术的线形交叉模式的检测和处理方法，通过超前扫描及旋转交叉检测框来有效地检测不同的交叉现象，根据交叉双方的轮廓特征，如线条粗细、纹理特点等识别和处理这些交叉现象。实验证明该算法处理效果良好。     

平面相交法时差定位

该文介绍了一种基于时差定位的平面相交定位算法,它具有算法紧凑,不要迭代,定位精度高的优点,讨论了一种减少运算量的修正方法,给出了模拟结果。     

数字卫星电视接收天线仰角方位角极化角调试探讨

数字电视正以迅猛之势发展,目前数字电视信号主要是通过卫星传输,数字卫星电视信号的接收方法与模拟卫星电视信号的接收方法相同,利用室外抛物面状天线将数字卫星电视信号——电磁波接收下来,但由于数字电视信号的特点,接收数字电视卫星信号时的“寻星”过程远比接收模拟卫星电视信号困难得多,为此对数字卫星电视接收天线仰角、方位角、极化角的调试进行探讨。     

全息照片观察视角的讨论

显示全息照片的观察视角是一个重要的质量指标。我们给它一个确切的定义,并指出它所依赖的主要参量。本文给出各类全息照象的观察视角的计算方法。还对拍摄中的一些实际问题。进行了一定程度的探讨。     

简便实用的车载抛物面天线方位角仰角定位方法

要使车载接收天线能够正常接收到发射的信号，天线的方位角和仰角的准确定位至关重要。车载天线的方位角和仰角可以根据公式在安装调试天线以前计算出来，但是，由于车载接收天线的大小不同，结构各异，定位一副实际天线的方位角和仰角是一件困难的事情。文中介绍的方位角和仰角的定位方法使用简单、有效，适用于多种结构的车载接收天线。