基于星敏感器指向的船载雷达轴系误差分离模型

针对现有船载雷达动态标校方法的不足,提出了一种基于星敏感器的船载雷达轴系误差标校方法。该方法以精确的星敏感器地平指向为比对基准,解算船载雷达的轴系误差。设计了基于星敏感器的船载雷达动态标校方案,分析了船摇测量误差对雷达测角精度的影响,推导了天线座垂向变形引起的雷达测角误差修正模型。根据测量目标的不同,分别建立了联合测星与跟踪目标时的船载雷达轴系误差分离模型。最后通过联合测星试验对轴系误差分离模型进行了验证。试验结果表明,利用动态标校成果修正后的船载雷达方位、俯仰系统残差分别为3”和9”,随机残差分别为40”和45”,满足雷达轴系误差标定要求,具有较高的实用价值。     

船载雷达轴系误差修正参数的标定

船载某C频段统一测控系统（UCB）因为光轴变化,使得坞内标定的角度零值、光机偏差等轴系误差修正参数不能准确校正设备的光轴指向偏差,而以光轴为基准放球标定的光电偏差修正参数无法使用。针对这个难题,在深入分析雷达轴系误差修正原理及参数标定方法的基础上,提出了基于测星数据动态标定雷达轴系误差参数、基于脉冲雷达电轴推算UCB光电偏差参数的替代方法,给出了相关数学模型,并利用实测数据进行了验算分析。试验结果表明,替代方法标定的参数准确合理,误差修正精度高,有效提升了数据处理精度。     

基于恒星测量的船载雷达轴系误差修正参数动态标定

提出了一种动态条件下通过船载经纬仪和雷达标校电视联合测恒星,标定雷达轴系误差修正参数的数学方法,从理论上推导了相关的模型。在此基础上,通过实测数据进行了试算分析。分析结果表明:利用动态标定方法给出的船载无线电雷达轴系误差修正参数吸收了经纬仪光轴和雷达光轴之间的偏差,有效提高了雷达测角精度。     

视场网状分区域建模的星敏感器标定方法

星敏感器标定是基于更高精度的测量基准对光学系统内方位元素进行建模与最优化解算的过程。针对大视场星敏感器光学系统误差分布非理想轴对称的实际情况,提出了一种采用视场网状分区域建模的内方位元素最优化解算方法。首先,在补偿了星敏感器与标定系统初始对准误差后,基于针孔模型计算主点和焦距;然后,在视场分区域建模思想的指导下,采用多项式拟合结合双线性插值的方法修正畸变;最后,提出了基于测角误差的标定精度评价准则。经实验室标定与外场观星验证,x轴与y轴标定残差较全局建模法分别降低了35%和20%,证明了该方法的有效性。     

基于恒星观测的船载雷达精度检验方法

针对传统的船载雷达精度检验方法存在诸如协调量大、不能经常进行的不足,提出了基于恒星观测的船载雷达精度检验方法。该方法以安装于船载雷达天线的星敏感器观测恒星的数据为比对基准。推导了将星敏感器光轴在J2000.0地心惯性坐标系中的指向,转换为以船载雷达三轴中心为原点的地平系中指向的公式。针对被跟踪目标在星敏感器中可见和不可见,给出了两种不同的光电偏差修正方法。外场试验结果表明,利用该方法检验雷达精度得到的结果与利用精轨卫星相比,残差小于0.3c,满足对雷达精度检验的要求。该方法不仅可实现雷达精度检验的经常性,也可提高雷达精度检验的实时性和有效性。     

基于参数估计的动平台雷达等效轴系参数准实时标定方法

针对基于动平台的外测设备状态易发生变化与在轨卫星跟踪时对测量精度要求高的矛盾,在标定光电偏差与重力下垂参数的基础上,通过对跟踪在轨星的外测数据处理,利用基于嵌入协作策略的参数估计方法实现了船载外测设备等效轴系参数的标定。实际应用检验表明,该方法可实现经外测设备参数的快速标定,经校飞评估使用新标定的等效轴系参数后船载外测设备测角数据精度均优于40″。经分析验证,该方法不受初始轴系参数、惯导零值标定误差、光电偏差标定误差和定向灵敏度误差等外界因素的影响,可推广至各类动态平台雷达的参数标定。     

基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法

在分析最小二乘算法原理的基础上,提出了一种基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法,建立了计算模型,进行了仿真分析.仿真结果表明,该方法具有较高的解算精度和计算效率,航向误差解算精度优于3.5”,水平误差解算精度优于0.15".该方法解决了动态条件下惯导姿态误差实时标定的技术难题,对提高惯导姿态测量精度和测量船外...     

基于粒子群算法的星敏感器光学误差标定方法

针对星敏感器光学误差两步法标定局部寻优能力强,但标定结果受初值影响大的问题,基于粒子群算法,提出一种改进的星敏感器光学误差参数标定方法。该方法首先利用粒子群算法全局搜索能力强的优点,为光学误差的两步法标定提供一组次优的初值条件,然后将其代入两步法中,得到标定值。仿真结果表明:该方法能够有效解决两步法标定受初值条件影响大的不足,并能够提高标定结果的稳定性。     

星敏感器动态精度评价方法

针对现有精度评价方法无法有效计算星敏感器在大动态条件下精度的问题,基于星敏感器成像模型与星对角距的不变性,提出了一种星敏感器动态精度评价方法。阐明了该方法的原理,提出了计算流程和统计方法。基于风云卫星在轨数据,对比了该方法与常用的滑动窗口法的处理结果,分析了两种方法在小角速率条件下处理的等价性,验证了该方法的可行性。基于地面观星数据,分析了两型星敏感器在不同动态条件下的测量精度。与现有的动态精度评价方法相比,该方法可有效地剥离动态过程中测试系统引入的误差,更真实地反映动态条件下星敏感器的实际测量精度。     

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。