车载经纬仪的测量误差修正

载车平台变形会直接导致经纬仪方位旋转轴线产生倾斜,从而影响经纬仪的测角精度。为补偿测角精度,实现活动站测量,通过球面几何推导了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的修正公式,利用光电轴角编码器精度高、采样频率高的特性,测量出经纬仪坐标系倾斜,经过坐标变换推导出经纬仪倾斜角和倾斜方向,该测量装置通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。实验结果表明,该方法能够实时有效地补偿因平台变形而带来的测角误差,使经纬仪不落地测角精度控制在20″内,为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

单圈绝对式电子经纬仪测角信号处理

为实现快速、高精度角位移测量,提出了一种单圈绝对式电子经纬仪测角信号处理算法。只需刻画脉冲左右边沿在阈值附近各2个采样点就可以快速估计出脉冲宽度和脉冲中心坐标;对现有文献细分方法进行改进,给出了基于多组刻画脉冲中心求解高分辨力细分角的公式;并对算法时间复杂度和抗噪声性能分别进行了分析与仿真。实验结果表明,本方法在水平方向上测角误差标准差仅为2.5″,平均每秒钟可测角输出25次,具有实现简单、只需较少计算量就可以获得较高测量精度的优点。研究结果可以为单圈绝对式电子经纬仪、全站仪提供一种新的测角信号处理实用方法。     

星体弧长法标定光电经纬仪指向精度

星体标校技术是利用恒星在天球上的准确视位置标定光电经纬仪的指向精度。其方法主要采用两种方式：时角法和弧长法。时角法是采用恒星视位置的计算公式,通过光电经纬仪瞄准并测量,然后与理论计算的真值进行比对,从而求出光电经纬仪的指向误差。弧长法则是利用天球中北极星与任一颗恒星弧长不变的原理而发展起来的新型技术。本文详细介绍了星体弧长法标定光电经纬仪指向精度的基本原理,对标定精度进行了分析,指出了影响其精度的因素,并对其应用到靶场的外场实时检测方法进行了探讨。     

光电经纬仪测量信息的无损压缩技术

在光电经纬仪测量信息转换成数字图像过程中,如果直接将光测胶片转换成位图图像,形成的数据量极大,不利于传输和存储,而进行压缩又影响图像质量,降低判读精度. 本文采用图像处理技术,根据光测胶片的信息记录原理及数据处理的具体要求,设计了一种将胶片图像划分成不同区域进行处理的方法,对影响判读精度的区域进行直接存储,对其他区域进行压缩处理,并保存各区域与十字丝中心的相对位置以保证图像恢复时各区域精确地合成,此种方法降低了图像信息的数据量,确保了数据处理精度,实现了光测胶片图像的数字化,解决了光电经纬仪测量信息存储和传输中数据量巨大的难题.     

用于星载激光通信终端的绝对式光电角度编码器

针对星上激光通信终端二维转台的精确控制,设计了实时测量转台旋转角度的专用型光电角度编码器。根据星载激光通信终端所需测角系统的设计指标,分别对光电角度编码器的码盘、指示光栅及光电信号的提取方法进行了设计和选择。其中,格林二进制绝对式编码结合高质量的电子学细分,实现了编码器24位的绝对角度测量;四象限矩阵编码方式有效地减小了码盘的径向尺寸;分体读数头式指示光栅较整周玻璃盘大幅度压缩了体积和重量。在室温条件下对安装在星载激光通信终端上的光电角度编码器进行了测角精度检测。结果表明:该测角系统的角度测量精度约为0.7″(优于1.0″)。激光通信终端设备的在轨稳定运行及捕获、跟踪和通信功能的正常发挥,进一步验证了所设计的光电角度编码器测角精度高、抗辐射能力强、工作可靠性高,满足星载激光通信终端设备的应用要求。     

潜望镜式卫星光通信终端的CCD粗跟踪

由于轻小型卫星光通信系统中潜望镜的光学结构随粗瞄机构姿态变化而发生改变,使得相应的跟踪算法变得较为复杂,本文对潜望镜式星间激光通信终端粗跟踪算法进行研究以提高粗瞄机构的跟踪精度.利用矩阵光学方法,建立了潜望镜式光通信终端中光学器件的矩阵模型,在获得CCD测角模型后,推导了基于CCD测角的粗瞄装置自动跟踪算法模型,实现了潜望镜式光通信终端粗瞄装置对目标光束的快速跟踪,并对模型进行了相应的实验验证.实验结果表明,该CCD测角跟踪模型正确地反应了实际终端中的光学传递关系,能够正确地对CCD图像位置信号进行处理并获得稳定跟踪角度,平均跟踪精度优于10 μrad,满足卫星激光通信中稳定可靠、高精度粗跟踪的要求.本文提出的方法对类似的光学系统具有借鉴意义.     

一种对空间突发性强闪光目标的测角方法

在空间发生的突发性强闪光事件,如低空随机发生的强烈爆炸等,具有很强的时间和位置的随机性,且持续时间短.提出了一种对空间突发性强闪光目标的光电测角方法.该方法可完成对强闪光目标中心位置的方位角和俯仰角的测量.介绍了该测角装置的基本构成和测角原理,对装置的关键部件也作了简单阐述.用该测角装置与经纬仪对太阳进行了测角对比试验,给出了其测量数据,分析了其测量精度.由于该装置采用变增益放大器和柱面形光电接收器,它具有对目标探测的动态范围大和实现对目标全方位测量等特点.     

高精度倾角传感器在测量车载平台变形中的应用

为了分析车载平台变形对光电经纬仪测角误差的影响,提出了利用倾角传感器来测量车载平台变形的方法。基于平台变形对光电经纬仪测角误差的影响的基本原理,利用固定在垂直轴轴心的倾角传感器测量出因平台变形而导致经纬仪工作基准面中心点与水平面变化的夹角,计算其测量坐标系的变化量,推导出了倾角传感器输出值与测角误差的关系公式。选用双轴倾角传感器实时测量了经纬仪工作时车载平台的变形值,结果表明,车载平台变形量受方位方向速度影响较小,倾角传感器输出值经过滑动加权均值滤波处理后最小相差为0,最大相差为5.1″;受经纬仪视轴位置影响较大,高低角在0°～90°变化时,高低角越小,倾角传感器输出值越大。这种测量方法为进一步提高车载经纬仪的测角精度提供了理论依据。     

高分辨力面阵图像式光电编码器的测角技术

为实现面阵图像式光电编码器的小型化及高分辨力,研究了面阵图像式光电编码器的码盘编码和基于图像处理技术的精码细分算法.首先根据光电编码器的性能指标要求设计相应的码盘尺寸;然后通过图像传感器采集随轴系转动的码盘图样;微处理器接收图像数据,通过图形识别算法得到粗码角度,并采用改进的基准线质心算法,计算亚像素级的精码角度信息.最后由粗码和精码组成光电编码器测角数据.实验结果表明,设计码盘直径为φ45 mm的面阵图像式光电编码器,在不配备光学镜头的前提下,采用研究的精码细分技术,可实现4 096份细分,测角分辨力达到5″,角度误差峰峰值为61″.该面阵图像式光电编码器和精码细分技术可以提高编码器的分辨力,缩小编码器体积,减轻重量.适用于航空航天领域对小型化光电编码器的需求.     

提高外场脉冲激光光斑测量距离的有效方法

介绍了提高外场脉冲激光光斑测量距离的两个关键技术:CCD电子快门预测和背景相减技术, 并给出了提高白天外场脉冲激光光斑的测量距离的试验效果,在激光制导武器系统和激光告警系统的研制中都有重要的意义.影响白天外场对脉冲激光光斑的测量距离的主要原因是激光光斑被淹没在阳光照射的背景里,不能提取光斑图像.设法让电子快门的触发脉冲在每个激光脉冲到来前的固定时间间隔产生,保证CCD捕捉到光斑的全部能量,从而可以使CCD输出最亮的光斑图像.另一方面,在激光没有照射时,采集一帧图像作为背景, 让激光照到靶板后的图像与背景图像相减,结果只在光斑照到的位置处有不同.在相减后的图像中,使激光光斑突出.试验证明采用本文介绍的技术明显地提高了外场脉冲激光光斑测量距离.