视轴偏心三轴跟踪机架指向精度分析

本文分析了实现大范围空间光电跟踪的视轴偏心三轴跟踪机架的轴系误差.在刚体动力学的基础上,利用姿态变换的方法对视轴偏心的这种新型跟踪机架进行分析,推导出了机架指向精度的具体算法,探索了计算视轴偏心的三轴跟踪机架误差及误差分配的新方法,并针对一跟踪架的具体误差进行了指向精度计算.其中,垂直度误差对指向精度影响最大.     

三轴光电跟踪系统的实时引导

三轴光电跟踪系统是地平式和X-Y式光电跟踪系统的有机组合,可以全方位跟踪空间运动目标,跟踪系统测量值与空间位置的多对一特性决定了跟踪策略的多样性和系统引导的复杂性,跟踪过程中对系统进行实时引导可以提高系统的跟踪精度及其可靠性。各种跟踪策略下三轴光电跟踪系统的引导过程包括:地平式的引导、X-Y式的引导、具视轴偏角的地平式引导、三轴光电跟踪系统的引导等。通过理论分析,给出了各种情况下的引导方法。     

基于球谐函数的三轴光电跟踪系统误差修正方法

三轴光电跟踪系统不存在空间跟踪盲区,为了提高系统引导或轨道测量精度,需要修正其系统误差。最小二乘系统误差修正方法精度较低,球谐函数系统误差修正有较高的修正精度,球谐函数系统误差修正方法应用到三轴光电跟踪系统中时存在困难。理论分析指出,应用球谐函数的系统误差修正需要在三轴光电跟踪系统中针对不同的方位建立多组修正参数。仿真表明,三轴光电跟踪系统中通过建立多组修正参数的球谐函数系统误差修正方法可以把系统误差降低到原来的30％。     

视轴偏角对三轴光电跟踪系统跟踪过程的影响

地平式、X-Y式光电跟踪系统存在空间跟踪盲区。三轴光电跟踪系统通过跟踪方式切换可以解决空间跟踪盲区问题,但视轴偏角使得脱靶量到轴转动量的转换不同于常规地平式跟踪系统,同时使系统具有不可见区域。分析和仿真表明:视轴偏角较小时,脱靶量与轴驱动量的转换可用常规地平式跟踪系统中的方法近似,否则,需用不同的计算方法;在三轴跟踪系统退化成的地平式跟踪系统的天顶跟踪盲区外即可进行跟踪方式切换。     

光电跟踪测量仪器的系统误差的修正方法

对于现代光电跟踪测量仪器来说，为获得较高的实际使用精度，必须对仪器的系统误差进行检测并加以修正。本文是根据从事精度检测工作的实际经验，着重讨论在外场对静态系统误差进行检测和修正的方法，并且指出了采用系统误差修正的方法对于仪器设计和仪器使用的指导意义。     

光电跟踪经纬仪水平轴和垂直轴垂直误差测量

本文介绍了大型光电跟踪经纬仪水平轴系和垂直轴系垂直度误差对系统测量精度的影响,在此基础上提出常规利用高低外目标和仪器自身编码器测量的方法以及一种实用、简单而且测量精度很高,利用自准值平行光管和双面平面反射镜测量的方法.本文同时还分析了两种测量方法的测量精度,并阐述了外场环境对测量因素的影响.     

光电跟踪误差校准技术的研究

研制光电跟踪仪校准系统,利用激光跟踪仪跟踪光电跟踪仪并采集测量数据,剔除其中存在的粗大误差得到有效数据,采用球面拟合最小二乘法确定光电跟踪的中心。建立合理的坐标转换模型,实现激光跟踪仪的中心向光电跟踪仪的中心坐标转换,并将二者的测量数据进行对比得到校准结果。利用VB和MATLAB软件结合的方法对数据进行分析与处理,提升运算效率。举例给出光电跟踪仪校准系统的测试结果,并对其不确定度进行分析,证明了此校准系统的可靠性,为跟踪及瞄准系统的参数校准提供了参考。     

光电测量系统故障诊断中跟踪误差预测的CS-BP算法研究

近年来,随着光电测量系统的数量与复杂度的日趋增长,其故障诊断的需求也不断增加。在光电测量系统的故障诊断中,跟踪误差的预测尤为重要。本文在BP神经网络的基础上利用布谷鸟算法进行了阈值及权值的优化,提出了一种CS-BP算法。利用光电测量系统的方位引导、俯仰引导、方位编码器、俯仰编码器和时间数据,对跟踪误差进行预测。与传统神经网络算法相比,该算法利用布谷鸟出色的寻找极值特点,解决了因初始阈值及权值设置不当给神经网络算法所带来的无法得到最优解的问题。实验结果表明,与传统BP神经网络、遗传算法优化的BP神经网络(GA-BP)对比,CS-BP算法的迭代次数分别少21次和60次,且其预测平均相对误差分别低4.85%和1.57%。因此,CS-BP算法具有较快的收敛速度和较高的预测精度,适合应用在光电测量系统故障诊断中。     

基于误差的观测器在光电跟踪系统中的应用

对于光电跟踪系统来说,图像传感器例如电荷耦合器件(CCD)只能够探测脱靶量即偏差信息,而无法得到目标运动轨迹,所以,大多数情况下在目标跟踪回路不能直接实现前馈控制,这限制了系统的闭环跟踪性能。本文采用了一种基于误差观测器的等效前馈控制方法来提高运动平台光电跟踪系统的跟踪性能。该方法是在原有的反馈控制回路的基础上加入一个观测前馈通路,通过优化前馈滤波器提高闭环性能。由于是基于最终的视觉误差的观测,该方法对目标跟踪和扰动抑制同时起作用,既可以应用到地基跟踪也可以应用于运动平台上。前馈滤波器没有采用简单的一阶低通滤波器而是选择Q₃₁滤波器。仿真和实验表明,与传统控制方法相比,这种基于误差观测器的控制方法能够有效提高系统的低频跟踪性能。

     

提高光电经纬仪跟踪快速运动目标能力的一种方法

考虑到系统稳定性，光电经纬仪跟踪伺服系统一般设计成Ⅰ型系统。Ⅰ型系统存在速度、加速度动态滞后误差。动态滞后误差的大小不但与跟踪系统有关，还与目标运动特性有关。在跟踪快速运动目标时，会因速度、加速度动态误差的增大，导致目标脱离视场，丢失目标。因此提高光电经纬仪跟踪快速运动目标的能力，一直是光电跟踪伺服系统努力的方向。本文给出了一种提高光电经纬仪跟踪快速运动目标的能力的方法：动态1 Ⅰ控制法，并利用SIMULINK建立了跟踪伺服系统动态1 Ⅰ控制法仿真模型。仿真结果表明动态1 Ⅰ控制法是一种提高光电经纬仪踊跃快速运动目标能力的有效方法。     

采用加权最小二乘法的恒星校正研究

针对光电探测设备恒星校正过程中的时效性问题,本文分析了产生时效性的原因以及在时效性存在的情况下,人们期待的两种方式。在此基础上,提出了基于加权最小二乘法拟合求解算法。算法能够实现两个方面的功能:提高了在局部区域内校正的精度;提高了在实时引导使用过程中的引导精度。本文依据两种情况,采用外场试验数据进行了仿真,验证了算法的可行性和有效性。     

车载光电跟踪设备高精度控制方法及仿真

介绍了保证车载光电跟踪设备高精度工作的一种数学方法,在光电跟踪设备基座上安放双轴倾角传感器,实时检测基座的水平度,通过传感器显示的数值,把基座的水平度变化量解算到光电跟踪设备的水平轴和垂直轴上去。构建所需的数学模型,分析工作原理,求出了光电跟踪设备水平轴和垂直轴所需转动角度的公式。建立CAD模型,并结合有虚拟样机技术对模型进行仿真分析。有限元分析表明：这种数学方法可以保证车载光电跟踪设备的工作精度。     

空间光通信中的精密跟踪瞄准技术

描述了空间光通信中的捕获、跟踪与瞄准 ( ATP)系统的概念、作用。详细介绍了它的组成和工作原理。简要叙述了实现这样一个 ATP系统所需要解决的主要技术问题和难点。     

分布式卫星 INSAR 系统中天线指向误差分析

基于分布式卫星INSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)系统的特点,建立了分布式卫星INSAR系统中天线指向误差和由此引起的天线波束偏离的确定关系,分析了天线波束偏离引起的接收信号信噪比、多普勒中心以及方位模糊比的变化和由此产生的测高误差。根据分析结果和系统设计中的误差分配可以提出对天线指向误差的限制。     

基于三轴转台的惯测组合最优标定方法研究

三轴转台是惯性测量单元模型系数标定的核心设备,其综合指向误差会对标定测试造成影响,降低了惯性测量单元的应用精度。面向实际应用,基于黑箱分析方法进行了仿真分析和数据挖掘,研究了综合指向误差造成的测试误差规律,并据此编排了基于UOT形式三轴转台的惯性测量组合最优分立式标定方法。该方法通过24个位置和5个初始状态下的6次转动测试,在尽可能减少标定时间的基础上最大程度抑制了标定误差,标定精度显著优于传统标定方法,具有重要的工程应用价值。     

Distributed Optoelectronic Signal System

Results from the development of a special design of the sensing surface of a distributed fiber-optic measuring network that constitutes the basis of an optoelectronic signal system are presented. Using the system, it is possible to determine the coordinates of external solitary deformation actions on a distributed fiber-optic measuring network and to track the movements of these actions on a control surface. __________ Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 7, pp. 28–32, July, 2005.     

被动式激光跟踪测量方法及其误差补偿技术

针对主动式激光跟踪仪跟踪测量系统复杂、研制成本高的问题,提出了被动式激光跟踪方法用于测量目标点的空间坐标。首先基于HTM方法建立被动式激光跟踪测量系统的误差分析模型,提出相关误差参数的检测方法,在对测量误差进行补偿后,被动式激光跟踪测量系统的空间坐标测量误差从550 μm降低为150.8 μm。为进一步提升测量精度,采集经误差补偿后的残余误差作为样本数据,利用BP神经网络对样本数据进行训练;利用训练好的BP神经网络模型对被动式激光跟踪测量系统的残余误差进行补偿,空间坐标测量误差从150.8 μm降低为51.6 μm。相较HTM误差补偿方法,HTM+BP神经网络模型的补偿效果提升了65.8%。     

半主动式激光导引头跟踪角误差的分析与测试

根据半主动式激光导引头的目标探测原理,提出了四象限光电探测器的目标位置解算偏差模型,以及由探测器信号测量一致性引起的测量误差模型,据此进行了数值分析计算和试验验证.数值分析与试验结果表明,目标位于跟踪区外侧时,电路的目标位置解算偏差起决定作用,目标位于跟踪区中心时,探测器测量一致性误差起决定作用.利用本文的分析方法,可在激光导引头跟踪性能试验中,对其跟踪性能指标进行深入的分析与评价.