全捷联激光制导寻的器测角精度分析与优化

为了降低激光制导武器系统成本并保证打击精度, 设计了全捷联激光制导寻的器, 并对影响打击精度的关键技术指标测角精度进行了研究。首先对影响测角精度的主要因素增益控制进行了分析, 通过对四通道可变增益放大器进行增益标定和最小二乘拟合得到增益控制曲线, 接着讨论了离散量控制下增益补偿的方法及误差, 仿真计算得到不同配置模式下增益补偿前和补偿后的光斑重心计算误差。对全捷联激光制导寻的器进行激光照射测角试验, 结果表明, 增益补偿后能够消除系统误差约5.6 mrad, 在中心线性视场范围内, 测角精度达到2 mrad。该系统满足某机载轻型空地导弹对激光制导寻的器测角精度的要求, 为精确末制导提供保障。     

对地观测星载激光测高仪在轨姿态系统误差检校方法

星载激光测高仪通过接收经地表反射的微弱激光脉冲回波,计算卫星与地表的距离;结合卫星位置和姿态数据,生成激光脚点精确地理位置和高程结果。对于高程精度10 cm量级的对地观测激光测高仪,必须对影响严重的姿态角系统误差进行标定和校正。文中推导得出星载激光测高仪姿态角误差与已知地表先验信息相关联的数学模型,设计了利用大洋表面作为地表标定场,通过卫星姿态机动方式,最小二乘估计算法校正卫星在轨系统误差的具体方法。仿真结果表明,所设计的方法能够准确估计存在的姿态系统误差,即使大规模观测值丢失,估计偏差也小于5%。这种在轨运行系统误差的标定方法对于对地观测星载激光测高仪的姿态误差检校具有参考意义。     

激光导引头四象限探测器测角精度的建模研究

四象限探测器对目标的测角精度直接影响激光制导武器的制导精度,因此研究四象限探测器测角精度十分重要。采用计算和仿真分析的方法,基于导引头入瞳处脉冲峰值功率密度服从均匀分布,噪声干扰电流服从高斯分布,建立了激光导引头光束偏转角误差模型;但由于噪声干扰使光束偏转角误差具有随机概率性,所以将光束偏转角误差的均值和标准差作为四象限探测器测角精度的衡量标准,分别建立了光束偏转角误差的均值和标准差与导引头光学系统参数、光斑半径、漫反射激光入射角、噪声干扰电流以及导引头入瞳处脉冲峰值功率密度之间的关系,并以导引头光束偏转角误差标准差为例,结合应用背景进行了仿真分析。     

激光欺骗式干扰与激光制导系统相互作用效应研究

在时域上分析了激光欺骗式干扰作用时,激光导引头的信息处理过程.以具有抗干扰措施的激光制导系统为干扰目标,采用转发式激光欺骗干扰设备为干扰源干扰激光导引头,通过外场试验从系统级角度研究了欺骗式干扰与激光制导系统相互作用效应.用所记录的目标视线和系统光轴角误差数据表征相互作用效应,说明激光欺骗式干扰对激光导引头的影响与干扰设备的激光输出功率、欺骗信号的特性、外界环境因素以及激光导引头的信息处理方式密切相关.     

激光振镜直写光栅误差分析及校正方法

针对振镜式激光直写光栅系统中存在的扫描畸变的问题,提出了一种内部转角优化和外部扫描误差补偿相结合的校正方法。以光栅栅距10μm为目标,建立了振镜系统的几何光学模型,对扫描误差进行了分析,然后对振镜转角进行了优化,进一步对振镜进行了曲线拟合补偿,坐标点(100,10)处误差从0936mm,1912mm降低到0148μm,00296μm。结果表明,这种方法能够满足振镜式激光直写光栅在短距离刻划的精度要求。     

编码标尺成像系统的在线自标定方法研究

通过对图像瞄准系统中的畸变分析,提出以激光长度测量值作为长度基准的成像系统在线自标定方法.该方法以被测标尺上的线纹为标定测量对象,分别获得多组标尺分划线纹边缘在图像中的位置和相应的激光长度测量值,建立二者的数学模型,根据所建模型对瞄准系统中图像畸变误差进行校正.实验结果表明,对实验图像的校正可使一维畸变误差约减小为校正前的15%,能有效提高测量精度,且测量校正过程不需要辅助设备和标准标定样板,算法简单,易于实现.     

车载光电系统跟踪精度的分析与提高

为提高车载光电系统作战性能,对系统跟踪精度的影响因素与误差源进行分析。进而根据误差的产生条件,对其进行分类与合成,推导出系统误差与随机误差的计算公式。并以某一光电系统为例分析计算,最后提出跟踪精度提高与补偿的方法。结果表明,该光电系统的方位系统误差为0.325 mrad,俯仰系统误差为0.283 mrad,随机误差为0.276 mrad,均小于0.5 mrad,满足技术指标要求。     

激光陀螺捷联惯导尺寸效应误差分析与补偿

在高动态条件下,加速度计尺寸效应已成为影响激光陀螺捷联惯导系统精度的重要误差源.文中从理论上分析了尺寸效应的产生机理,认为尺寸效应的产生是由于加速度计测量点不一致而引起,分析了激光陀螺机械抖动引起的尺寸效应误差.对加速度计组件在一般安装关系下的尺寸效应误差模型进行了推导.对于加速度计非正交安装情形,在常规静态标定模型基础上,推导了考虑尺寸效应后的动态标定模型.以导航速度为观测量,建立了加计组件尺寸效应误差补偿的一般模型方程.一系列的试验证明,尺寸效应补偿有效地提高了导航精度.     

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。     

激光陀螺测角仪测角误差来源研究

激光陀螺动态测角仪是近几十年来发展起来的高精度、高灵敏度的动态测角系统。为了充分利用激光陀螺高精度的优良性能来提高角度测量的精度,对激光陀螺测角仪系统的结构和工作原理进行了介绍,综合国内外文献中对各主要误差源进行了定性的分析,估算了各误差的大小,由此得到了系统总的测角不确定度约为0.3'。结果表明,量化误差对测角精度影响较大。这一结果对探索进一步提高系统精度的方法具有指导性的作用。     

Mars-LiDAR系统误差分析及安置角误差飞行检校

机载激光雷达系统是集激光扫描仪、全球定位系统和惯性导航系统等于一体的多传感器集成系统。机载激光雷达的检校和标定是保证激光点云定位精度的关键环节,其中扫描系统安置角误差是影响定位精度的主要因素之一。首先介绍了国产中远程机载激光雷达Mars-LiDAR系统,然后基于误差传播定律对系统误差进行了分析。研究了系统安置角误差的飞行检校方法,采用外场定标的方法将安置角进行动态分离,并通过飞行试验完成了系统安置角误差的动态检校,对Mars-LiDAR系统在3000 m、4000 m飞行高度获取的点云进行了定位精度分析和校正,验证了Mars-LiDAR系统安置角误差检校方法的实用性。     

面向特大齿轮的激光跟踪测量精度提升方法

为实现特大齿轮激光跟踪测量精度的提升,采用激光跟踪仪与柔性关节坐标测量臂相结合的测量方式,建立了基于激光跟踪多边测量方法的特大齿轮组合式测量网络。采用柔性关节坐标测量臂蛙跳技术确定激光跟踪仪全局坐标系与柔性关节坐标测量臂坐标系之间的坐标转换关系,实现不同站位下测量臂测量数据的空间配准。引入激光跟踪仪多边测量方法,摒弃其角度测量模块,建立激光跟踪多边测量位置参数标定模型,通过测量冗余数据并对其进行L-M优化迭代,以提高激光跟踪仪的全局控制精度。对建立的组合式测量网络进行仿真实验,分析对比测量数据,组合式测量网络的测量误差平均值为0.007 mm,误差标准差为0.004 mm,相同条件下,使用激光跟踪仪直接测量方法的测量误差平均值为0.044 mm。仿真实验分析表明,该方法显著提升了测量精度,满足了特大齿轮现场齿形测量的要求,具有较好的理论与工程应用价值。     

基于LabView的激光束发散角测量系统

为了满足激光器生产过程中快速检测激光发散角的需求,研制了一套激光发散角快速测量系统。测量系统采用焦点法测量激光发散角,利用可变光阑法确定透镜焦点处激光束的直径。为了提高测量系统的自动化程度,基于LabView软件开发平台开发了测控软件。可实现对不同孔径小孔光阑的自动更换测量,记录相应的透过能量值,计算激光束发散角,并进行保存和打印。实验结果表明,测量系统测量结果准确,测量误差小于0.05 mrad,自动化程度高、操作简便,能够满足激光发散角快速测试的要求。     

弹载俯冲前斜SAR目标测角及精度分析

根据弹载俯冲合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像原理，提出了目标的SAR测角算法，并仿真分析了弹载SAR成像目标定位和测角误差。前斜角、高度误差和多普勒测量误差对测角影响很大，姿态角误差会影响最终的测角误差。SAR测角精度是影响导弹末制导的关键，需要对系统各项误差项进行约束控制。提出的SAR目标测角算法及测角精度仿真分析结果可为导引头系统设计提供参考。     

36维Kalman滤波的激光陀螺捷联惯导系统级标定方法

分析了系统级标定的研究现状,建立了惯导系统误差模型。额外考虑加速度计二次项误差系数与内杆臂参数对系统的影响,提出了一种36维Kalman滤波系统级标定方法。设计了合适的标定路径,建立了Kalman滤波模型。仿真及实验结果表明,激光陀螺和加速度计零偏估计精度分别优于0.001()/h和9 g,标度因数误差估计精度分别优于3 ppm(1 ppm=10-6)和2 ppm,安装误差角估计精度分别优于1和3,二次项误差系数估计精度优于410-10 s2/m,内杆臂参数估计精度优于3 mm,满足高精度惯导系统的标定要求。     

一种激光三角测量的标定方法及误差分析

为了解决激光三角测量法在标定时,不能直接准确地测量激光器端口与标定物的距离的问题,采用了一种基于距离差进行标定的方法。该方法利用标定物移动的距离作为标定输入,改进了测量系统的标定方法;采用高斯-牛顿迭代法计算测量系统的参量,分析了测量系统在标定时可能产生的激光像点提取误差和非垂直误差。结果表明,测量距离的精度可达到4.000mm。该方法能够准确标定激光三角测量系统的参量。     

激光陀螺捷联惯性导航系统IMU误差标定

针对激光陀螺捷联惯性导航系统惯性测量单元(IMU)误差标定对转台精度、基座对北和调平要求较高,以及系统工作时激光陀螺抖动、长时间工作温度升高、算法复杂等因素,提出了以速度为观测量,采用以最小二乘拟合法的系统级标定法。通过三轴转台多位置测量：静止 转动 静止,快速辨识三轴激光陀螺和三轴加速度计正交安装误差、传感器零偏、刻度因子等24个误差参数,整个标定过程时间约2 h,多位置对准航向、横滚、俯仰测试精度优于0.012°。实验表明,采用该方法算法简单,操作过程便捷,可以有效提高激光陀螺捷联惯性导航系统IMU精度。