光电经纬仪动态误差修正方法

针对光电经纬仪红外相机测量系统动态测量精度低的问题,提出了一种通过修正各分系统之间延时时间从而提高动态测量精度的方法。首先介绍了光电经纬仪红外相机测量系统的组成和测量原理,分析了大地坐标系下物像空间的对应关系,指出了影响光电经纬仪红外相机测量系统的原因是相机内方位元素的准确性和光学畸变校正效果。分析了影响光电经纬仪红外相机测量系统动态测量精度的原因,提出了采用各分系统根据工作参数采用不同延时时间的误差修正方法。实验结果验证了该方法的正确性和准确性,标定结果与精度比对实验结果表明,经过动态测角修正的方位角与高低角测角误差均方根值分别由27.89与17.67提高到10.07与8.56,该方法有效地提高了动态测量精度,并且对其他光电测量设备具有参考价值。     

基于动态加权的光电经纬仪航迹测量

针对光电经纬仪测量误差因素,提出加权因子的异面交会方法。首先建立光电经纬仪异面交会测量模拟,对异面误差问题采用加权因子控制设计,引入测量误差的人为因素作为模型参数隐含在模型中,运用最优化方法求解上述约束方程,解得经纬仪的模型参数,从而从原理上消除人为因素带来的误差,提高测量模型的精度,最后建立空间目标模型并进行仿真计算,得到了航迹测量优化后的坐标。仿真结果表明误差小于交会误差,测得数据较真实的反应飞行航迹,提高对被测目标的定位精度。     

基于鱼群算法的机载光电平台误差分配方法

由于传统误差分配方法效率低,依赖经验反复试凑,难以满足高精度分配的需要。根据机载光电平台目标测量的特点,构建了由大地地理坐标系到光电平台成像系统坐标系的目标测量数学模型,讨论了转换过程中影响精度的主要因素,确定了待分配的目标测量主要误差源,建立了基于蒙特卡罗统计方法的目标测量误差模型。通过将考虑方向性的目标测量误差分配问题转化为无约束的优化问题,运用鱼群算法对满足测量误差总要求的误差源分配方案进行寻优。计算结果表明,本文提出的误差分配方法有效可行,对机载光电平台误差分配具有一定的参考价值。     

基于标校经纬仪的测量船坞内标校新方法

光轴漂移和惯性导航设备惯性元件更新维护,是船载无线电测量设备测量精度逐渐下降的主要原因。为此,提出了一种标校新方法,以标校经纬仪测量数据为基准,在甲板系中标定无线电测量设备零位和轴系误差,同时通过坐标系取齐达到消除惯导姿态测量误差的目的。分析表明,该方法完全满足无线电测量设备标校精度要求,具有简便、经济、高效等优点,是保持和提高测量船测量精度的有效途径。     

基于光电经纬仪交会测量提高GPS精度的研究

针对单频C/A码GPS接收机精度不高的问题,提出一种基于光电经纬仪双站交会测量提高GPS精度的方法。在直角发射坐标系中,利用光电经纬仪测量得到目标的方位角与俯仰角,通过双站交会测量中常用的"水平投影法-L公式"计算飞行物的轨迹,与飞行物实际轨迹对比,求得双站交会测量的误差。GPS和光电经纬仪测量同一目标,将两种方法的测量结果对比,以交会测量精度作为GPS的测量基准,与GPS提供的坐标相比对,求得GPS的测量误差。GPS测量其他位置坐标时,测量结果去除求得的测量误差,得到更精确的坐标。     

车载经纬仪的垂轴误差分析

基于高精度机动式车载测量平台,提出了利用综合坐标变换法修正补偿机动平台变形引起的光电经纬仪测角误差。分析了综合坐标变换法的基本原理,建立基座、照准部及望远镜坐标系,并推导得出了三轴误差公式。构建了一个车载平台模型,并根据实际算例分别通过综合坐标变换法和传统单项误差累计法进行误差修正。结果表明,综合坐标变换法较单项误差累计法误差修正精度提高5,避免了单项误差累计法工作范围内分布多个较大误差点的弊端,具有较高的补偿精度,将该方法应用于机动车载测量系统可进行高精度的测量,具有较高的理论和实用价值。     

谐波分析方法在提高精密转台回转精度中的应用

为了提高某精密转台的测角精度和改进结构设计,对其方位轴系角位置测量精度进行了检测,该误差包括轴系误差、编码器误差及其他误差项。在数据处理中,采用傅里叶谐波分析方法,用不同阶次的简谐波进行拟合,去掉低阶误差,可提高位置测量精度,同时分析了各误差的来源。建立的误差查询表格可用于对后期测量结果的修正。结果证明,角位置测量误差修正后的值是修正前的1/4左右,幅值不超过0.8,极大地提高了角位置测量精度。此实验研究了使用谐波分析来提高转台位置测量精度的方法;同时分析了各误差来源,便于采取相应措施对轴系进行改进。     

车载光电经纬仪的测量误差修正

为了降低载车平台变形对经纬仪测角精度的影响,补偿较大变形产生的测角误差,实现活动站测量,分析了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的基本原理,利用一套激光自准直式的非接触测量装置测量出因平台变形而导致的经纬仪方位旋转轴线的倾斜角及倾斜方向,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。该方法精度高、实时性强,能够补偿±0.7°范围内平台变形而带来的测角误差,测量装置误差在20″内。为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

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。     

多CCD拼接相机系统中靶面的旋转误差

CCD传感器靶面的旋转普遍存在于高精度光电测量设备系统中,是影响系统测量精度的一个重要因素.在分析单片CCD靶面的旋转理论误差基础上,给出了多CCD拼接相机系统靶面的旋转误差模型,同时提出了测量该系统中靶面的误差的方法以及修正方法.大量实验结果表明,利用该检测方法与修正方法能够显著提高该系统测量精度.     

极限学习机方法在经纬仪空间配准中的应用

针对光电经纬仪测量中多传感器的空间配准问题,提出了一种基于极限学习机（ELM）的空间配准建模方法。首先介绍了ELM算法和ELM空间配准模型的建立步骤,然后使用星体测量数据建立ELM空间配准模型,最后将该模型与单项差修正模型、球谐函数修正模型进行了对比验证。实验结果表明:ELM空间配准模型可以使光电经纬仪的测量精度从17左右提高到1以内,与单项差修正模型、球谐函数修正模型相比精度提高35%以上。由此可见,与单项差修正模型和球谐函数修正模型相比,采用ELM算法所建立的光电经纬仪空间配准模型具有更高的精度和更强的泛化能力。     

一种可变长度光电基准尺

为了实现对非正交轴系激光经纬仪测量系统的快速、准确定向,采用构建新型光电基准尺的方法,提出并研究了一种基于高精度光电位置敏感器件的可变长度光电基准尺构建技术。阐述了非正交轴系激光经纬仪的特点,根据其特点及非正交轴系激光经纬仪测量系统定向的需要,确定了可变长度光电基准尺构建的总体思路,完成了硬件电路设计,构建了可变长度光电基准尺,并标定了两光电位置敏感探测器的空间位姿关系,以实现可变长度基准测量。结果表明,利用该可变长度光电基准尺定向后的测量系统,其相对测量精度优于0.03%,可方便、高精度地实现非正交轴系激光经纬仪测量系统的定向。     

非正交轴系激光经纬仪测量技术研究

在空间大尺寸坐标测量系统中,经纬仪测量系统因其测量范围广、非接触式测量、便携性等优点应用广泛。为了降低经纬仪测量系统成本,减少经纬仪测量系统误差来源,提出了一种基于非正交轴系的激光经纬仪测量系统。首先,根据测量时非正交轴系的转换关系,推导出非正交轴系激光经纬仪的视准轴的空间数学模型。然后,根据双经纬仪前方交会测量原理,建立了基于非正交轴系激光经纬仪的测量系统,并推导出空间点坐标。最后,通过仿真与实验,验证了测量模型的正确性。结果表明,在测量半径为3m时,该测量系统对空间点在拉依达准则下的测量不确定度能达到1mm以内,尤其适用于大空间、大尺寸测量。     

提高CCD激光自准直测量系统精度的一种方法

为了提高经纬仪的测量和跟踪精度,采用了一种CCD激光自准直系统对光电经纬仪车载平台变形进行实时测量;对测量系统的精度进行了分析,其精度很大程度上取决于CCD图像传感器输出信号的精度;研究了影响CCD精度的各种因素,并对CCD图像进行消噪处理,结果表明CCD图像的质量明显提高,从而提高了CCD激光自准直系统的测量精度。     

基于球心拟合的多边激光跟踪系统自标定方法

随着大尺寸工件和设备的制造加工以及装配的精度要求提高,对工件加工装配过程进行测量的测量系统精度要求也有所提高。多边法激光跟踪三维坐标测量系统只利用距离测量数据解算空间点坐标,能够避免激光跟踪仪角度测量带来的误差。文中提出了一种通过在跟踪仪测头挂载夹具进行球心拟合来获取跟踪仪测量原点的方式进行系统自标定,并辅以移站的方式,可使用两台激光跟踪仪构建四站多边法激光跟踪三维坐标测量系统。另外,文中还尝试了三站系统的构建。实验证明,四站系统将对标称长度1000.943 mm位于约20 m处的标准尺长度测量误差由最大110 μm减小至28 μm,三站系统将对标称长度969.045 mm位于约7.5 m处的标准尺长度的测量误差由最大67 μm减小至21 μm,相较于单台跟踪仪提高了精度,相较于传统多边系统降低了测站数量和成本,能够在工业现场实现高精度三维坐标测量。     

动态精度靶标与光电经纬仪的角度转换及应用

为解决T型架光电经纬仪精度检测难题,通过分析动态精度靶标与光电经纬仪的空间位置关系,计算出动态精度靶标编码器与光电经纬仪的方位和俯仰角度的关系式,分析误差原因并对其进行修正。根据实际检测的需要计算出三者角度变化量之间的关系,建立数学模型,同时根据T型架光电经纬仪的结构特点,设计了偏心方法对其静态精度进行检测,并在检测过程中验证了该数学模型和此偏心检测方法的正确性。     

球谐函数法修正水平式经纬仪指向误差

为修正水平式经纬仪指向误差,采用球函数将定义在水平式经纬仪球坐标系上的函数展开成傅立叶级数的形式,并取到4阶带谐项,得出指向误差球谐函数模型。通过观测全天分布较为均匀的45颗恒星,得出经纬仪视轴指向在经角、纬角方向的误差离散值,采用最小二乘法拟合得到球谐函数模型中各待定系数。实验表明,球谐函数法可有效修正经纬仪的指向误差,经纬仪在经角、纬角方向的指向精度和总指向精度分别由修正前的40.91″、30.93″、51.29″提高到了修正后的2.59″、2.46″、3.57″。修正后,基本清除了设备系统误差。     

600mm薄镜面主动光学望远镜轴系结构设计

为研究大型望远镜薄镜面主动光学的核心技术,以600 mm望远镜为缩比系统,采用高精度标准轴承设计了具有快速装调、高互换性和便于维护等特点的俯仰-方位轴系结构.俯仰轴系由向心角接触球轴承构成,方位轴系由推力球轴承和双列圆柱滚子轴承构成.采用有限元软件Patran仿真得到了系统的前三阶固有频率和振型.分析了影响轴系回转精度的误差源,采用谐波理论对轴系误差测量结果进行了处理,得到俯仰轴系晃动误差为4.2,方位轴系晃动误差为9.3.望远镜在外场观星试验中得到了比较理想的成像效果,验证了轴系结构设计的合理性和正确性,并为中小型望远镜高精度轴系的研制提供了设计依据和技术途径.