一种对月跟踪光电偏差检测方法
【专利摘要】本发明属于航天测控【技术领域】，公开了一种对月跟踪光电偏差检测方法，包括：雷达通过接收月球上嫦娥三号着陆器的下行信号稳定跟踪，同时对标校电视进行屏幕截图，利用着陆器与月面特征点的相对位置关系计算着陆器在标校电视屏幕截图中的准确像素点坐标，根据着陆器与标校电视光轴中心像素点坐标的相对位置关系计算得到着陆器在标校电视中的脱靶量，再利用角误差电压对脱靶量进行修正，得到天线电轴对准着陆器时的脱靶量，最后进行重力下垂修正得到光电偏差；本发明可以在海上无塔情况下，实现船载雷达的动态光电偏差检测，并简化检测操作、降低检测成本。
【专利说明】-种对月跟踪光电偏差检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航天测控【技术领域】，特别涉及一种对月跟踪光电偏差检测方法。
【背景技术】
[0002] 在理想情况下，船载雷达系统标校电视的光轴、天线的电轴和机械轴三轴重合，可 实现高精度测量。实际上，由于传统工艺等缺陷，光轴、电轴和机械轴不可能完全重合，标校 电视的光轴是雷达进行角度测量的基准，已尽可能地与机械轴重合，代替机械轴与电轴进 行标校。光轴与电轴的偏差称为光电偏差，系统的光电偏差标定以后，受雷达天线运动的影 响，光电偏差可能会发生变化，若不及时修正，将影响测量精度。
[0003] 现有的光电偏差检测方法主要有两种：
[0004] 1)标校塔法：在标校塔上放置信号源、信标天线、电源和光标。雷达天线对塔，接 收标校塔发送的下行信号，并使跟踪接收机方位角误差电压和俯仰角误差电压输出为零， 在标校电视中对光标进行锁定，直接读取脱靶量，进行光电偏差计算。
[0005] 2)放标定球法：将信标固定在气球上，让气球在空中飞行，天线接收信标的下行 信号并进行跟踪，在标校电视中锁定标定球，MAC记盘，录取标定球在标校电视中的脱靶量， 再利用角误差电压和斜距对脱靶量进行修正后，进行光电偏差计算。
[0006] 根据上述分析可知，上述现有技术存在以下缺点：
[0007] 标校塔法必须具备标校塔才能实施，对于船载测控系统，船出海后无标校塔可用， 无法进行光电标校；且标校塔法需要专门组织人员将信号源搬运至标校塔上，实施复杂；
[0008] 放标定球法也需要专门组织人员释放信标球，还需要脉冲雷达配合提供雷达与目 标之间的斜距进行脱靶量修正，其操作复杂；并且，标定球无法重复利用，成本较高。
【发明内容】
[0009] 本发明需解决的技术问题是提供一种光电偏差检测方法，以在海上无塔情况下， 实现船载雷达的动态光电偏差检测，并简化检测操作、降低检测成本。
[0010] 为了解决上述问题，本发明提供一种对月跟踪光电偏差检测方法，其采用的技术 方案如下：
[0011] S1、月球上的着陆器发送下行信号至雷达接收机，雷达接收机将接收到的下行信 号放大后，发送至跟踪接收机；
[0012] S2、跟踪接收机对所述放大后的下行信号进行解调后输出角误差电压，根据所述 角误差电压控制雷达天线对着陆器进行跟踪；
[0013] S3、月球在标校电视上成像，所述标校电视加载在雷达天线上；对月球成像进行屏 幕截图，并记录截图时刻跟踪接收机输出的角误差电压和天线大地俯仰角；
[0014] S4、计算月球上的着陆器在标校电视屏幕截图中的像素点坐标；
[0015] S5、根据步骤S4的计算结果，计算着陆器在标校电视中的脱靶量；
[0016] S6、利用所述角误差电压对所述着陆器在标校电视中的脱靶量进行修正，得到着 陆器的修正脱靶量；
[0017] S7、根据所述着陆器的修正脱靶量和所述天线大地俯仰角，计算当前截图时刻的 光电偏差；
[0018] S8、重复步骤S3至步骤S7多次，并将多次得到的光电偏差平均值作为光电偏差的 检测结果，完成船载雷达的光电检测。
[0019] 优选的，所述步骤S4包括：
[0020] S41、在标注有着陆器位置的月面图片中寻找两个特征点，所述两个特征点在标校 电视中能够识别；
[0021] S42、在月面图片中，确定所述两个特征点与着陆器的相对位置关系；
[0022] S43、确定两个特征点在标校电视屏幕截图中的位置；
[0023] S44、根据两个特征点与着陆器的相对位置关系以及两个特征点在标校电视屏幕 截图中的位置，计算着陆器在标校电视屏幕截图中的像素点坐标。
[0024] 优选的，步骤S41中，着陆器的像素点坐标为T(xT，yT)，两个特征点的像素点坐标 分别为 A (xA，yA)、B (xB，yB);
[0025] 则步骤S42中，两个特征点与着陆器的相对位置关系Kp为：
【权利要求】
1. 一种对月跟踪光电偏差检测方法，其特征在于，所述方法包括： 51、 月球上的着陆器发送下行信号至雷达接收机，雷达接收机将接收到的下行信号放 大后，发送至跟踪接收机； 52、 跟踪接收机对所述放大后的下行信号进行解调后输出角误差电压，根据所述角误 差电压控制雷达天线对着陆器进行跟踪； 53、 月球在标校电视上成像，所述标校电视加载在雷达天线上；对月球成像进行屏幕截 图，并记录截图时刻跟踪接收机输出的角误差电压和天线大地俯仰角； 54、 计算月球上的着陆器在标校电视屏幕截图中的像素点坐标； 55、 根据步骤S4的计算结果，计算着陆器在标校电视中的脱靶量； 56、 利用所述角误差电压对所述着陆器在标校电视中的脱靶量进行修正，得到着陆器 的修正脱靶量； 57、 根据所述着陆器的修正脱靶量和所述天线大地俯仰角，计算当前截图时刻的光电 偏差； 58、 重复步骤S3至步骤S7多次，并将多次得到的光电偏差平均值作为光电偏差的检测 结果，完成船载雷达的光电检测。
2. 如权利要求1所述的对月跟踪光电偏差检测方法，其特征在于，所述步骤S4包括： 541、 在标注有着陆器位置的月面图片中寻找两个特征点，所述两个特征点在标校电视 中能够识别； 542、 在月面图片中，确定所述两个特征点与着陆器的相对位置关系； 543、 确定两个特征点在标校电视屏幕截图中的位置； 544、 根据两个特征点与着陆器的相对位置关系以及两个特征点在标校电视屏幕截图 中的位置，计算着陆器在标校电视屏幕截图中的像素点坐标。
3. 如权利要求2所述的对月跟踪光电偏差检测方法，其特征在于， 步骤S41中，着陆器的像素点坐标为T(xt，yT)，两个特征点的像素点坐标分别为A(xa，Ya)、B(Xb，Yb); 则步骤S42中，两个特征点与着陆器的相对位置关系Kp为：
步骤S43中，两个特征点在标校电视屏幕截图中的对应像素点坐标分别为A1Ocai,yA1) 和B1 (xB1，yB1)，着陆器在标校电视屏幕截图中像素点坐标为T1 (xT1，yT1); 则步骤S44中，着陆器在标校电视屏幕截图中的像素点坐标为：
4. 如权利要求3所述的对月跟踪光电偏差检测方法，其特征在于，所述步骤S5包括： 551、 在标校电视屏幕截图中的十字标上分别找到光轴中心、横向正偏Imil以及纵向 负偏Imil的像素点坐标； 552、 分别计算横向正偏单位像素点以及纵向正偏单位像素点相对于光轴中心的角度 偏移量； S53、根据着陆器在标校电视屏幕截图中的像素点坐标，分别计算着陆器在标校电视中 的横向脱靶量和纵向脱靶量。
5. 如权利要求4所述的对月跟踪光电偏差检测方法，其特征在于， 步骤S51中，十字标上光轴中心的像素点坐标为0(?, %)、十字标上代表横向正偏Imil的像素点坐标为ZA(xZA，yZA)、代表纵向负偏Imil的像素点坐标为ZB(xZB，yZB); 则步骤S52中，横向正偏单位像素点相对于光轴中心的角度偏移量为：
纵向正偏单位像素点相对于光轴中心的角度偏移量为：
步骤S53中，着陆器在标校电视中的横向脱靶量AAwS: AAw =KA(xT1-x。） 着陆器在标校电视中的纵向脱靶量AAeS: AEw =KE(yT1_y〇)。
6. 如权利要求5所述的对月跟踪光电偏差检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，角误 差电压包括方位角误差电压ΛVa和俯仰角误差电压ΛVe，则步骤S6中： 着陆器的横向修正脱祀量ΔΑ为：
着陆器的纵向修正脱靶量ΛΕ为：
其中，Kv为跟踪接收机角误差电压灵敏度。
7. 如权利要求6所述的对月跟踪光电偏差检测方法，其特征在于，所述步骤S7中， 当前截图时刻的横向光电偏差为： Cs (η) = -ΔΑ 当前截图时刻的纵向光电偏差为： Ce (η) = - Δ E- Δ EgCos Θ e 其中，AEg为重力下垂修正量，为天线大地俯仰角。
【文档编号】G01S7/40GK104459646SQ201410646658
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】顾新锋, 毛亮, 刘童岭, 金洵, 徐荣, 陈小刚, 黄坤, 谢腾, 杨甘霖 申请人:中国人民解放军63680部队