专利名称：在室内用旋转靶标测量电视经纬仪动态测角精度的方法
技术领域：
本发明属于光电测量技术领域中涉及的一种在室内用旋转靶标对电视跟踪 经纬仪进行动态测角精度检测的方法。
二背景技术：
电视跟踪经讳仪是釆用电视卿量技术，具有自动跟踪和实施测量功能的大 型光电测量设备，主要用于飞机、轮船、星体和其他运动物体的运动轨迹的测 量。电视跟踪经纬仪动态测角精度是指经纬仪在规定的角速度和角加速度运动 状态下，实时测量的目标空间指向值与理论值或真值的误差，通常用空间指向 值的均方根误差表示，应用中常将其投影到水平面和垂直面上，分别称为动态 方位角均方根误差和动态俯仰角均方根误差。
动态测角精度是衡量电视经纬仪整机性能的重要技术指标之一，长期以来， 该项指标的检测工作一直在外场进行，经纬仪实测某一飞行目标获得的数据与 其它高精度测量设备测得的数据进行比对，来评估电视跟踪经讳仪的动态测角 精度。目前，我们还没有査到在室内能检测电视跟踪经纬仪动态测角精度的相 关检测设备或方法。
三
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明的目的在于建立一种能在室内对电视跟 踪经纬仪动态测角精度进行检测的方法，以使电视跟踪经讳仪的生产厂家，在 出厂之前，在室内能对电视跟踪经纬仪动态测角精度进行检测，从而能对电视 跟踪经纬仪的整机性能做出有价值的评价.。
本发明要解决的技术问题是提供--种在室内用旋转靶标测量电视经讳仪
动态测角精度的方法。解决技术问题的技术方案是-
首先，选择一种适合的旋转靶标，这种旋转靶标在旋转臂的转轴上必须装 有能实时测角的编码器，旋转臂上的光学系统通过旋转要形成圆形光锥，带有 光锥顶点。旋转靶标的结构如图1所示包括靶标支撑架1、电机2、编码器3、
旋转臂4、反射镜5、平行光管6、靶标控制柜8。电机2安装在靶标支撑架1 上，电机2的轴与编码器3的轴同轴且固连安装。旋转臂4固定在电机2旋转 轴上，旋转臂4的一端安装有平行光管6，另一端安装有反射镜5，反射镜5的 法线与平行光管6的光轴成一定夹角。当电机2带动旋转臂4旋转时，平行光 管6发出的光经反射镜5反射后，形成了以一定角速度和角加速度旋转的锥形 空间模拟目标；
其次，将旋转靶标与被测电视跟踪经纬仪7的光路对接，形成测量系统， 调整电视经纬仪横轴、竖轴、视轴三轴的交点与靶标旋转光锥的顶点重合，该 点定义为测量坐标原点O，将靶标的时统和经纬仪的时统对接，使两者具有相 同的绝对时和同步采样信号；
第三，实施对电视跟踪经纬仪7动态测角精度的测量启动电机2，让电机 2带动靶标旋转臂4旋转，控制电视跟踪经讳仪7自动跟踪耙标光锥目标，实时 记录目标的方位角、俯仰角和脱靶量，同时靶标控制柜8的计算机记录耙标编 码器3的角度值；
第四，进行数据处理将记录的靶标编码器3的值代入根据球面三角定理 得到的公式
E=arcsin (cosasinb+sinacosbcos6) A= arcsin (sinasint6/cosE)
式中a为靶标旋转光锥与旋转轴之间的夹角，b为靶标旋转轴与水平面的
夹角，A为经纬仪7的方位角，E为经纬仪7的俯仰角，e为靶标编码器3的角 度(该公式可在国防工业出版社2002年10月出版的《光电测量》 一书中第251 页査到，该公式用于靶标和经纬仪间的数据坐标变换，利用该公式完成了靶标 空间指向值的换算，该空间指向值是计算测角精度的依据)。
通过以上计算得到靶标的空间指向值，以此作为靶标目标的空间指向真值， 将经纬仪测量的目标指向值与指向真值以时间为基准对齐数据，根据贝塞尔公 式计算经纬仪的动态测角精度，以方位角均方根误差和俯仰角均方根误差表示-
<formula>formula see original document page 6</formula>式中CTA为经纬仪方位动态测角精度，dE为经纬仪俯仰动态测角精度，II
为一个周期的数据总数，A》为靶标在i点处的方位指向值,&为靶标在i点处的 俯仰指向值，4'为经纬仪在i点处测量的方位角，五,'为经纬仪在i点处测量的俯仰角。
工作原理说明见图2， a为靶标旋转光锥与旋转轴之间的夹角，b为耙标 旋转轴与水平面的夹角，A为经纬仪的方位角，E为经纬仪的俯仰角，co为耙标 旋转角速度，t为目标从S0点转到Sl点所用的时间，e=cot为耙标编码器的旋转 角度，OR为靶标的旋转轴。根据球面三角定理可得
E=arcsin (cosasinb+sinacosbcos9)
A== arcsin ( sinasint6/cosE )
设靶标在空间某一点的编码器角度为ei，代入上述公式中，得到对应该点的
目标指向(Ai0、 Ei0)。设经纬仪测量的该点目标指向(Ai'， Ei')，则经讳仪的动
态测角精度:
<formula>formula see original document page 7</formula>
式中C7A为方位动态测角精度，CJE为俯仰动态测角精度，n为一个周期的 数据总数。
本发明的积极效果..本发明解决了电视跟踪经纬仪动态测角精度室内检测 的问题，该方法在国内是首创，用该方法成功地检测了多台电视跟踪设备的动 态测角精度，效果良好，填补了光电测量领域的一项空白，得到了有关专家的认可。
四
图1是靶标与电视经纬仪光路对接示意图。
图2是靶标与经纬仪坐标变换关系图。
五具体实施例方式
本发明按技术方案中提出的步骤进行实施。靶标编码器精度的选取可根据
被测设备的精度要求而定， 一般情况下，可选取高精度的23位绝对式编码器； 靶标的基座应稳定和旋转臂工作应稳定，最好控制在2〃以内；耙标与被测设备 应具有同一时间基准和相同的采样频率，可以在靶标和被测设备中分别加装时 统终端，通过时统同步的方法将这一问题解决；为了使设备跟踪稳定，并获得 高精度数据，靶标应具有稳速控制系统；靶标的平行光管焦距可选择lm;耙标
的a角可选择20。 30。， b角可选择20。 40。；靶标和被测设备应在同一独立地基 上进行测试。
权利要求
1、在室内用旋转靶标测量电视经纬仪动态测角精度的方法，其特征在于首先，选择一种适合的旋转靶标，这种旋转靶标在旋转臂的转轴上必须装有能实时测角的编码器，旋转臂上的光学系统通过旋转要形成圆形光锥，带有光锥顶点；旋转靶标的结构包括靶标支撑架(1)、电机(2)、编码器(3)、旋转臂(4)、反射镜(5)、平行光管(6)、靶标控制柜(8)。电机(2)安装在靶标支撑架(1)上，电机(2)的轴与编码器(3)的轴同轴且固连安装。旋转臂(4)固定在电机(2)旋转轴上，旋转臂(4)的一端安装有平行光管(6)，另一端安装有反射镜(5)，反射镜(5)的法线与平行光管(6)的光轴成一定夹角。当电机(2)带动旋转臂(4)旋转时，平行光管(6)发出的光经反射镜(5)反射后，形成了以一定角速度和角加速度旋转的锥形空间模拟目标；其次，将旋转靶标与被测电视跟踪经纬仪(7)的光路对接，形成测量系统，调整电视经纬仪横轴、竖轴、视轴三轴的交点与靶标旋转光锥的顶点重合，该点定义为测量坐标原点O，将靶标的时统和经纬仪的时统对接，使两者具有相同的绝对时和同步采样信号；第三，实施对电视跟踪经纬仪(7)动态测角精度的测量启动电机(2)，让电机(2)带动靶标旋转臂(4)旋转，控制电视跟踪经纬仪(7)自动跟踪靶标光锥目标，实时记录目标的方位角、俯仰角和脱靶量，同时靶标控制柜(8)的计算机记录靶标编码器(3)的角度值；第四，进行数据处理将记录的靶标编码器(3)的值代入根据球面三角定理得到的公式E＝arcsin(cosasinb+sinacosbcosθ)A＝arcsin(sinasintθ/cosE )式中a为靶标旋转光锥与旋转轴之间的夹角，b为靶标旋转轴与水平面的夹角，A为经纬仪(7)的方位角，E为经纬仪(7)的俯仰角，θ为靶标编码器(3)的角度；通过以上计算可以得到靶标的空间指向值，以此作为靶标目标的空间指向真值，将经纬仪实际测量的目标指向值与靶标指向真值以时间为基准对齐数据，计算经纬仪的动态测角精度，以方位角均方根误差和俯仰角均方根误差表示
全文摘要
在室内用旋转靶标测量电视经纬仪动态测角精度的方法，属于光电测量技术领域中涉及的一种检测方法。要解决的技术问题是提供一种在室内用旋转靶标测量电视经纬仪动态测角精度的方法。技术方案是首先，选择一种旋转靶标，旋转靶标在旋转臂的转轴上必须装测角编码器，旋转臂上的光学系统通过旋转要形成光锥，带有光锥顶点；其次，将旋转靶标与被测电视跟踪经纬仪的光路对接，形成测量系统；第三，实施对电视跟踪经纬仪动态测角精度的测量；第四，进行数据处理将靶标编码器的值代入坐标变换公式得到靶标的空间指向值，根据贝塞尔公式计算经纬仪的动态测角精度。该方法解决了在室内对电视经纬仪动态测角精度的检测。
文档编号G01C1/02GK101169323SQ20061016324
公开日2008年4月30日 申请日期2006年12月14日 优先权日2006年12月14日
发明者沈湘衡, 贺庚贤 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所