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。     

一种高精度角度定位装置

高精度角度定位装置是基于多齿分度技术,通过控制电路对转位电机和升降电机的控制,实现多位置高精度角度定位。该文详细介绍了高精度角度定位装置的结构设计和实现途径。实验结果表明,该装置最大分度误差小且重复定位精度高,可广泛应用于多位置法陀螺寻北。     

基于双星敏感器的船体姿态测量系统设计

提出了一种基于双星敏感器的船体姿态测量系统。本系统采用两台大视场高精度CCD星敏感器,一台指向船艉,一台指向左舷,组合定姿达到提高横摇角测量精度的目的。选用TH7888A作为CCD传感器,成像后经实时图像处理器提取星点目标位置、灰度信息传给数据处理计算机,通过星图识别、姿态确定获取地心惯性坐标系下视轴指向,经岁差、章动、极移、船位、蒙气差等修正,获得惯导地平系下姿态矩阵。依据标定的星敏感器与甲板坐标系安装矩阵,解算船体姿态角,将两台星敏感器解算的姿态角进行融合,达到获取三个高精度船体姿态角的目的。实验表明,该系统航向、纵摇及横摇测角精度分别达到8.46″、7.16″及5.11″,测量精度高、自主性强且能不随时间漂移。     

一种精密测角装置的性能及应用

此装置是用精密多齿盘与光电测微平行光管构成的一种精密测角装置。由于精密多齿盘具有分度精度高、使用寿命长及操作方便等特点,而光电测微平行光管能自动瞄准,因此构成的测角装置能广泛用于精密角度计量。精度可达到0.4″,是国内少有的一种测角方法和装置。经两年多的测试卖践表明该装置用于各种透明和非透明光学棱镜、光学多面体(四面体、八面体、二十四面体等),光学平板等角度与平行差的测试,都能得到满意的结果。     

室内测量定位系统水平测角性能的检定

在室内测量定位系统多平面约束测量模型中,发射站水平旋转角度是唯一观测量。为了对水平旋转角度测量精度进行评估,利用旋转激光平面的几何性质,建立了水平旋转角数学转化模型,推导了水平旋转角标准差和水平检定角标准差之间的关系。提出一种以多面棱体和平行光管作为调整手段、多齿分度台为角度参考基准的角度检定方法,并以室内测量定位系统为平台,对水平旋转角度测量性能进行了检定。实验结果表明,系统水平旋转角测量不确定度为2.4"(99.73%置信概率),本文方法适用于绕空间固定轴旋转角度测量精度的检定。     

光电经纬仪视轴晃动的标定补偿

为了修正视轴晃动对经纬仪测角精度的影响,补偿系统误差产生的测角误差,实现高精度测量,分析了星体标校方法补偿系统误差的基本原理,设计了一套利用平行光管对经纬仪视轴晃动进行室内标定和补偿的方法。通过对视轴误差标定,测试出系统误差的逼近函数,从而可根据逼近函数对任一目标进行补偿修正。该方法操作便利、测试试验条件简单,通过试验验证测角精度可达到10″内。为实现视轴误差修正和高精度光电测量提供了一种有效的途径。     

水银温度计CCD高精度判读系统与信号处理

本文介绍了一种用CCD对水银温度计高精度分度判读的新技术,主要叙述了CCD判读系统,信号处理原理,软件设计。从实验结果分析,该系统原理先进,精度符合设计要求。     

基于激光偏置的齿轮精密测量

在进行齿轮激光测量时,激光束所在的空间直线通常穿过齿轮中心,测量值为激光位移传感器至齿轮渐开线齿面的空间距离。但激光束与被测齿面法矢量的夹角过大,影响测量的精度和数据的稳定性。因此,提出一种激光偏置的齿轮精密测量,使激光束相对齿轮轴线偏置一段距离,激光束与齿面测量点法矢量夹角减小,有效提高激光测量精度与稳定性。计算出了最佳的偏置量范围,通过检测齿轮齿形分析了齿轮的齿距偏差和螺旋线偏差。利用理论推算与实验验证的方法,得出该种测量方法测量精度可达到1μm,测量数据波动小,适用于齿轮高精度测量。     

铌酸锂集成光学基片折射率的测量

在2″精度的测角仪上,用棱镜耦合法,以0.6μm的准直He-Ne激光束(直径1mm)实现了铌酸锂(LN)晶片折射率的高精度测量。实验中使用了差分技术与液晶旋光器,结果表明折射率测量精度达到1×10~(-4),系统重复性误差小于5×10~(-5)。     

改进的红外光楔测量装置及应用分析

锗光楔角度的测量无法采用一般光楔的检测方法，本文对原有的楔形角测量装置进行了改进。与原装置相比，采用了多个微动机构，底座采用了720多齿分度台；绕光轴的转动采用螺旋－杠杆微动机构，以替代原先的摆动杠杆机构，可以更有效地利用搜索逼近法完成对楔角的测量。本装置除用于红外光楔的锗晶体测量之外，亦可用作其他光学玻璃的角度测量和分度使用。     

运动平移台静态指向误差建模、测试与修正

针对运动平移台检测中方位/俯仰轴旋转过程引起的负载光轴偏移量指标超差的问题,在全面分析其误差源基础上提出了一种误差测试与补偿方案,基于多体系统理论建立了平移台负载的光轴指向偏差修正模型,设计了指向偏差测试实验,采用实测数据辨识得到了修正模型中的未知参数。经过补偿后仿真与实测验证:俯仰平台旋转引起的光轴方位指向偏移量由176.1″减小到1″,方位平台旋转引起的光轴俯仰方向指向精度由18″提高至9″,满足了工程使用要求。该误差测试与修正方法已成功应用于装备的实际检测。     

一种双旋转变压器测角系统设计

为解决大型精密转台的角度测量问题,设计了一种双旋转变压器测角系统.满足了转台转轴中空的设计要求,同时保证了测量的高精度.对影响系统精度的误差源和系统的主要误差项进行了分析,改进了粗精组合算法,提高了算法的效率,并减小了对两个通道的零点误差的要求.在实际的设计系统中对粗精组合算法进行了验证和精度计算,整个系统达到了3″的精度.     

高分七号星载激光测高仪在轨几何检校与精度评估

高分七号卫星（GaoFen-7, GF-7）搭载了我国首台正式用于对地观测的星载激光测高仪,其测高精度备受国内外关注。文中系统性介绍了基于地形匹配、单片足印影像以及地面探测器阵列的3种检校方法,并利用同一地区GF-7星载激光数据,分别进行不同检校试验与验证,对比和分析3种不同检校试验后GF-7星载激光测高仪的高程测量精度。结果表明,基于地面探测器阵列的检校方法精度最高。以高精度机载LiDAR点云作为地面验证数据,GF-7星载激光测高仪经检校后波束1精度达到0.177 m,波束2为0.157 m;受限于检校所用的参考数据精度不足,其他2种检校方法精度相对较低,测高精度达到0.8 m。     

空间监视雷达高精度实时目标定轨方法

地基空间监视雷达肩负着新目标发现、编目维持、空间事件监视等太空态势实时感知任务。在太空态势实时感知任务中,必须对空间目标进行实时高精度目标定轨。这类任务对实时性和精度要求都很高,传统方法难以满足任务需求。例如,传统的空间目标定轨算法为事后处理,为达到任务的精度要求需要积累多天多圈数据,不能满足此类任务的实时性要求。而传统的雷达目标跟踪滤波算法仅支持单弧段,其精度无法达到应用要求。为此,本文提出了基于高精度空间目标轨道模型和空间目标轨道预报误差协方差传播理论的不敏卡尔曼滤波（UKF）。该方法采用高精度空间目标轨道模型,支持多装备多弧段雷达观测数据,可以很好地解决多弧段滤波中断导致协方差不匹配的问题。根据仿真实验,跟踪三圈后,实时定轨的目标位置精度可以达到百米级,速度精度达到分米级。     

利用激光位移传感器高精度测量圆柱齿轮齿距方法

为了提高圆柱齿轮的加工生产质量，提出利用激光位移传感器进行高精度测量圆柱齿轮齿距的方法。采用激光位移传感器进行圆柱齿轮进行齿轮齿距图像采集，结合摄像机与激光器的相对方位获取其三维坐标，构建圆柱齿轮齿距的世界坐标系，利用线结构光视觉技术实现对圆柱齿轮的测量轴直径求解，根据发射的激光形状分析圆柱齿轮光条图像的特征点，通过编码技术对光条进行跟踪，检测光条特征点并计算侧头相对于齿轮轴心线的最大变动量，根据圆柱齿轮表面的光栅图实现高精度测量。测试结果表明，该方法进行圆柱齿轮齿距测量的偏差较低，精度较好，能够实现对圆柱齿轮齿距的非接触式高精度测量。     

速率偏频激光陀螺寻北仪设计

设计了一套高精度的速率偏频激光陀螺寻北仪样机。样机主要由90型速率偏频激光陀螺和高精度单轴一体化转台构成,采用东西向二位置寻北方案,通过滑动平均法处理采样数据,降低量化误差的影响。在地理纬度28.2°处进行寻北实验,结果表明,静基座条件下200s寻北精度优于16″。     

大幅面拼接型高精度扫描仪中的高速/高品质矢量化实现

提出了整体复合阈值方法,成功实现了高精度图像高速/高品质矢量化转换,制作了首台基于多线阵CCD的大幅面拼接型高精度一次性成像扫描仪。实验及测试结果表明:制作的大幅面扫描仪最大幅面为A0,分辨率高达1200dpi,扫描速度达到2.54cm/s,扫描后拼接精度能达到±3pixel,单张高分辨率图像最大容量达到5Gbit左右,并在此大容量图像条件下,高速/高品质矢量化转换得以有效实现,1.4Gbit容量时,时长控制在了0.4s以内。大容量高速高品质矢量化转换在大幅面扫描装备的成功实施,解决了在基于多线阵CCD的大幅面拼接性高精度一次性成像扫描仪的诸多难题,填补了该领域的应用空白。     

基于WSI的四层散斑表面复合材料应变场分布测量

随着复合材料技术的飞速发展,其无损检测方法也非常多。故提出了一种基于迈克尔逊干涉仪结构的光学测量系统,利用激光波数扫描的方法高精度透视测量加载前后复合材料内部的应变场分布。当加载量线性增加时,应变也近似于线性增加。该测量方法拥有极高的稳定性和信噪比,其测量精度可达到±10nm,x,y方向上测量精度为2.12μm/pixel。实验用到的该测量方法为复合材料内部的力学特性的测量和无损检测提供一种可靠及高精度的技术平台。     

光学连续闭环光电编码器误差检测系统

为了解决光电编码器误差检测精度低、光机结构复杂、检测周期长等问题,利用自准直仪与多面棱体的光学小角度测量原理及转角互逆双轴转台的连续误差检测方法,建立了光学连续闭环光电编码器误差检测系统;采用多体系统理论与相对位姿矩阵变换方法,建立了双轴转台全误差模型,分析了固定误差和可变误差对系统的影响;利用标定自准直仪与23面棱体对检测系统进行了校准,并利用高精度光电编码器与系统进行了精度对比验证。结果表明:检测系统的双轴回转精度满足数值仿真计算要求,系统精度可达0.38″,测量不确定度为0.2″（k=2）,系统检测精度与实际编码器出厂时标定的准确度基本一致,验证了光学连续闭环光电编码器误差检测系统实现高精度和全圆周连续误差检测的可行性。     

65m射电望远镜天线结构指向精度分析与设计

针对国内口径最大、精度最高的65 m射电望远镜天线,分析计算了其结构指向精度。介绍了轨道组合、枢轴组合和测角装置等关键部件的精度设计过程和结构误差,以及其他重力和环境因素引起的误差。通过结果分析、现场实测和长期工作,证明了天线结构设计指向精度的均方根误差达到11.8″,去掉系统误差,天线指向精度的均方根误差有望达到2″的精度。