经纬仪交会精度的定量预测

推导并建立了一系列的公式,用于定量预测两经纬仪的交会精度。给出了用于目标三维位置估计的基本多传感器三角交会法的公式,同时利用各个测量误差的泰勒展开式导出了误差传播等式。在测量误差中引入高斯分布,建立了测量误差标准差和目标位置估计标准差之间的关系式,给出了交会精度随各单项误差传播系数的变化曲线图。实验结果表明：目标的x、y坐标的估计误差不受站址坐标中z坐标误差的影响,也不受测量高低角的影响,站址坐标中z项误差直接转移到目标的z坐标估计误差中。交会角为90。时,交会精度受经纬仪单项差的影响最小,交会角在20～60°时的误差传播系数为0．079。目标（x,y）坐标的交会精度依赖于经纬仪站址的测量精度、方位角的测量精度、经纬仪和目标的距离测量精度及两经纬仪的交会角;目标z坐标的精度依赖于经纬仪到目标的水平投影距离、经纬仪z坐标的测量精度和传感器高低角测量精度。最后,给出了一套等式和图形用于设计一个两经纬仪系统,使之满足具体的精度要求。本预测方法已成功应用于实际项目中传感器的选型和光学系统的参考设计。     

光电经纬仪目标异面交会测量的误差分析

本文介绍一种用于经纬仪实时确定目标瞬时位置的异面交会计算方法,即利用空间两异面光轴公垂线估计交会点坐标。分析了经纬仪间的交会角等因素对交会测量精度的影响,并应用于飞机航路试验中。结果表明,当交会角在[60°,120°]时,坐标测量精度可显著提高。     

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。     

双经纬仪交会测量火炮调炮精度的误差分析与抑制

为了改进调炮精度测量方法,对双经纬仪交会测量火炮调炮精度的测量误差和误差抑制方法进行了研究.首先,根据双经纬仪交会测量原理,建立了测量调炮精度的空间解算模型.接着,以DT202C电子经纬仪为例,对影响其测量精度的各项因素进行了系统的定量分析,并建立了测量误差模型.最后,在预先确定炮管上两标记点的前提下,研究了经纬仪最佳...     

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。     

光电经纬仪测量误差的实时修正

分析了光电经纬仪的测量误差来源及其影响,采用了星体角度法分离得出各项系统误差,并在此基础上编程实现了对测量结果的实时修正。使用这种方法修正了某型号光电经纬仪的测量数据,并对修正前后的测量精度进行比较,得出的结果表明,该修正方法可以使光电经纬仪的精度从原来的15″左右提高到5″以内,也就是修正效果明显,达到了提高光电经纬仪测量精度的目的。     

星上敏感器空间矢量自准直测量方法及标定试验

针对星上敏感器测量坐标系高精度标定的需求,提出一种空间矢量自准直测量方法,采用光电自准直经纬仪、卫星转台、基准镜阵列和坐标平移系统等,实现立方镜镜面法向矢量之间夹角的高精度自动化测量。给出空间角测量模型,基于误差传播原理推导出误差模型,并证明不确定度上限;仿真分析传感器精度对空间角测量误差的灵敏度,并在此基础上进行误差分配;设计并研制星上敏感器空间矢量自准直测量系统,对光电自准直经纬仪的转角精度、两轴垂直度和整个系统的空间角测量精度等进行试验标定;结果表明,光电自准直经纬仪转角精度优于0.6″、两轴垂直度优于0.2″,空间角测量精度优于3″,验证所提出方法的有效性、误差分配的合理性和设计方案的可行性,可为高精度星上敏感器的自动化测量标定系统的开发和应用提供参考。     

车载经纬仪的静态指向误差补偿

为了降低载车平台变形对经纬仪静态测角精度的影响,补偿较大变形产生的测角误差,实现移动站弹道测量,分析了平台变形对光电经纬仪静态测角误差影响的基本原理,利用固定在方位轴轴心的倾角传感器测量出因平台变形而导致的经纬仪工作基准面中心点与水平面变化的夹角,并计算其测量坐标系的变化量。建立了平台中心变形角的底部轮廓图,经过有限的平台变形采样,存入计算机,在计算机中以方位、俯仰角为输入变量建立二维查找表,通过插值计算全方位角和全俯仰角的平台变形量,进行事后补偿。实验结果表明,该方法能够有效地补偿因平台变形而带来最大为142″的测角误差,使方位测角精度提高44″,俯仰测量精度提高8.5″。该方法为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

经纬仪交会精度定量预测的研究

为了解决已知经纬仪单项差指标时,交会精度的定量预测问题,建立了一系列的公式和图表,用于两经纬仪交会精度的研究。首先给出了用于目标的3维位置估计的基本的多传感器三角交会法的公式,同时利用各个测量误差的泰勒展开式导出了误差传播等式。接下来,在测量误差中引入高斯分布,建立了测量误差的标准差和和目标位置估计的标准差之间的关系式,给出了各误差传播系数的变化曲线图。结果表明,两经纬仪交会角为90度时交会误差最小,交会角在20度到60度之间时,交会误差变化较小。最后,给出了一套等式和图形用于设计一个两经纬仪系统使之满足具体的精度要求。     

飞机三维姿态测量的角平分线方向向量法

基于交会测量提出了一种飞机三维姿态测量的新方法—角平分线方向向量法。对交会图像进行边缘检测和特征线提取,获得飞机两机翼边缘特征线上适当两点的坐标,经两次坐标转换到特定坐标系下;联合经纬仪参数及跟踪的俯仰、方位角,解算机翼边缘特征线在特定坐标系下的方向向量,利用飞机结构的对称性,在机翼特征线平面求解其两条角平分线方向向量;重构飞机中轴线及其同面垂线的方向向量;据此计算出飞机的俯仰、偏航和滚动三维姿态。利用两台光电经纬仪交会跟踪飞机的眼镜蛇机动飞行表明提出的方法稳定、实用,只要图像上机翼边缘线成像清晰,测量的姿态角误差不会超过1°。此方法不仅可为靶场光测设备跟踪图像的处理提供一种新途径,而且可为其他运动目标的姿态测量提供借鉴。     

空间交会测量技术在计算机辅助装调中的应用

针对离轴三反光学系统计算机辅助装调过程中单镜失调量的测量,提出了用经纬仪空间交会测量法测量离轴三反光学系统单镜失调量来快速、高精度完成装调过程的失调量测量.给出了应用空间交会测量技术进行失调量测量方法的理论推导、测量误差的分析和计算,并理论讨论了影响空间交会测量过程实施的因素,分析了空间交会测量坐标系的基线长度和测量精度的关系.利用该测量方法,对单镜失调量进行了实际测量,同时辅以高精度电子测长仪同期监测,初步实验验证(基线设为4.5 m)表明,该方法测量精度优于0.01 mm,证明了用经纬仪空间交会测量的方法测量离轴三反光学系统单镜失调量方法的可行性.     

GD-220光电经纬仪轴系的精度分析

光电经纬仪中轴系的精度在很大程度上决定着整台仪器的测量精度.为了提高其轴系精度和改进其轴系结构,以GD-220光电经纬仪为例,讨论了其垂直轴系和水平轴系中存在的径向跳动误差、角度摆动误差和轴向窜动误差等,并定量分析了由构成轴系零件的形位误差造成的轴系在回转运动时的晃动误差.通过对9台套GD-220光电经纬仪轴系的检测结果看,对GD-220光电经纬仪轴系精度的分析和对其结构的设计都是合理的.     

一种光电经纬仪成像质量的快速检测系统

光电经纬仪作为一种高精度测量设备,其各种功能的实现均依赖于精度的保证,为弥补外场检测[1]的局限性,设计了用于快速检测光电经纬仪成像质量的静态虚拟光学目标系统,给出了系统的光学设计、机械结构,并针对经纬仪轴头的影响进行了有限元仿真分析.该系统已经成功应用于光电经纬仪机构变形对精度的设计与制造中,实践表明该机构满足高精度...     

基于双经纬仪的转弯角度测量方法

针对转弯角度的测量,提出了一种新的利用双经纬仪的测角方法,该方法测角的精度除了计算舍入误差之外,完全由经纬仪的测量精度决定,可实现较高精度的角度测量。并且此方法可应用到不超过180°的空间夹角测量。     

非正交轴系经纬仪测量系统标定及校正技术研究

为了解决传统经纬测量仪测量效率低、造价高等缺点,本文针对非正交轴系经纬仪的结构特点,并结合刚体运动理论,提出了基于前方交会约束的非正交轴系统标定方法。并对非正交轴系经纬仪的结构参数进行了深入的研究,提出了与非正交轴经纬仪测量系统标定方法相适应的校正方案,能够有效的提高非正交轴系经纬仪测量系统的标定精度。     

针对样品标定的双经纬仪测量系统优化设计

分析了中子衍射谱仪中样品位姿的标定方法,提出了基于双经纬仪的样品位姿测量方案。根据前方交会原理得到的测点误差模型,对影响测量精度的双经纬仪布站位置、基线长度和测角精度等因素进行分析。通过全局仿真得到了两台经纬仪布站优化参数,采用基于标准尺的基线反演求解算法,对定向的标准尺的放置角度和长度等进行优化。仿真表明,水平放置与基线长度相一致的标准尺能够提高基线精度。最后通过实验对比标准尺水平和铅垂两种放置方式下基线长度的变化,表明水平放置基线精度相对较高,并且在水平方式下采用长度不等的两把标准尺计算基线精度,标准尺的长度会对基线精度产生较大影响。     

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。     

光电经纬仪跟踪架水平轴系设计及精度分析

光电经纬仪跟踪架的轴系精度直接决定着整个设备的测量精度.针对主镜口径1m的光电经纬仪跟踪架的水平轴系,对水平轴系精度的影响因素进行了分析,通过相应设计及计算,得到跟踪架水平轴系的晃动误差RMS值≤1”,并通过对水平轴系的精度检测验证了上述结论,实现了高精度轴系的设计要求.     

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.     

光电经纬仪CCD曝光中心测量系统的设计

根据高精度靶场测角要求,设计了一套以IRIG-B码终端为时间基准,基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的CCD曝光中心测量系统.首先给出了CCD曝光中心的测量原理及硬件组成,利用共源的两台IRIG-B码终端控制发光二极管和CCD探测器,通过调整B码终端输出信号时延控制发光二极管,得到了1 Hz脉冲前后沿和曝光脉冲前后沿对齐的2个关键时刻.针对人工图像判读精度低的问题,提出了利用图像重心的提取算法和改进的Krisch边缘算法,自动计算得到CCD曝光中心,其精度优于17 μs.在外场对多套光电经纬仪CCD曝光中心进行了测量,并将测量结果应用到外场校飞数据处理中,结果表明,在飞机过航捷时光电经纬仪的测角误差平均减少了55％.该系统稳定、可靠,在靶场测量中有着广泛的应用前景.