光电经纬仪动态误差修正方法
【专利摘要】光电经纬仪动态误差修正方法，涉及光电测控领域，解决现有由于光电经纬仪动态测量过程中，编码器采样中心与红外相机曝光中心不同步，而导致的系统延时误差的问题，标定检测架；并取获得的三个正倒镜数据的平均值作为真值；延时参数设计；设定相机的外触发同步信号延时TD，选择编码器值，从而实现曝光时间中心与脱靶量、编码器的采样时刻三者对齐；动态测角精度计算设置红外相机的外触发同步延时TD，然后设置红外经纬仪的伺服控制参数和摆幅，使用红外经纬仪对全视场正弦运动时的数据进行采集；获得方位角和俯仰的信息；将的方位角和俯仰角信息分别与步骤一获得的真值作差，取平方根的值，即获得测角精度，实现对误差的修正。
【专利说明】光电经结仪动态误差修正方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电测控领域，具体涉及光电经纬仪动态误差修正方法，在光电经纬仪精度检测中，可用于提高光电经纬仪的测角精度。同时，在外场测试试验中，可用于提高目标的外弹道轨迹坐标。
【背景技术】
[0002]在导弹、航天器发射试验过程中，火箭的飞行弹道和卫星轨道等反映试验情况的数据，大多数是由无线电和光学外测设备通过测量获得的，这些外测设备的测量精度，标志着我国导弹、卫星等航天器试验的测控水平。而精度是外测设备的生命和归宿，由于测量数据及精度分析对导弹、卫星等航天器的研制、定型和改进密切相关，因此国内各相关单位对外测设备的精度鉴定工作都十分重视。而光电经纬仪是靶场光电测量的主要设备，光电测量设备主要通过角度测量、交会处理完成被测目标空间定位的，进一步计算目标的外弹道参数数据。测角误差的大小直接影响定位精度，因此对测角误差的来源、影响和检测方法的研究是光电经纬仪的重要研究内容之一。
[0003]光电经纬仪的精度标定分为静态测角精度与动态测角精度两部分内容，动态测量测角精度是在静态测角精度基础上得出的。本文对影响光电经纬仪动态测量误差的原因进行分析，并提出了基于时间对齐的误差修正方法，经过动态测角修正的方位角与俯仰角测角误差均方根值分别由27.89〃与17.67〃提高到10.07〃与8.56"，该方法有效的提高了动态测量精度，并且对其它光电测量设备具有参考价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为解决由于光电经纬仪动态测量过程中，编码器采样中心与红外相机曝光中心不同步，而导致的系统延时误差，提出了一种通过分析实验参数，设置红外相机外触发信号延时时间的方法，解决曝光同步的问题。
[0005]本发明光电经纬仪动态误差修正方法，该方法包括以下步骤:
[0006]步骤一、标定检测架；采用高精度莱卡经纬仪，测量三个平行光管的角度值，所述平行光管的角度值为标定三个平行光管的正倒镜数据，并将获得的三个正倒镜数据的平均值作为真值；
[0007]步骤二、延时参数设计；设定相机的外触发同步信号延时TD，选择编码器值，根据公式:T/2+Tdelay = 1.25msXi，T为时间，i的取值为O?7，实现曝光时间与脱靶量、编码器的采样时刻三者对齐；
[0008]步骤三、动态测角精度计算；根据步骤二设定的红外相机的外触发同步信号延时TD，然后设置红外经纬仪的伺服控制参数和摆幅，使用红外经纬仪对全视场正弦运动时的数据进行采集；获得方位角和俯仰的信息；
[0009]步骤四、将步骤三获得的方位角和俯仰角信息分别与步骤一获得的真值作差，取平方根的值，即获得测角精度，实现对误差的修正。[0010]本发明的有益效果:本发明提出了使用动态延时设置修正的方法，将曝光时刻、脱靶量、编码器三个元素对齐到同一时刻。给出了不同系统参数下的，延时修正时间计算公式。使用该公式可以计算不同积分时间的对就的相机延时设置，以及编码器数据选择方法。本发明所述的方法在大视场红外光电测控领域，有利于提高大视场红外光电经纬仪的动态测角精度。采用系统内部延时修正的方法，对光电经纬仪的动态测量精度进行修正，经过动态测角修正的方位角与俯仰角测角误差均方根值分别由27.89〃与17.67〃提高到10.07〃与8.56"，该方法有效的提高了动态测量精度，并且对其它光电测量设备具有参考价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明所述的光电经纬仪动态误差修正方法的检测环境组成示意图；
[0012]图2为本发明所述的光电经纬仪动态误差修正方法中延时修正后的光电经纬仪时序关系不意图；
[0013]图3为未延时修正的光电经纟韦仪时序关系不意图；
[0014]图4为本发明所述的光电经纬仪动态误差修正方法的外场比对实验处理结果；【具体实施方式】
[0015]一、标定检测架；检测架标定在室内的装校标校车间完成的，需要将经纬仪放置于检测平台后工作，标定系统包括稳定平台、红外光电经纬仪、大口径平行光管、检测架、0.5 "莱卡经纬仪等系统。将检测平台调整稳定后，使用0.5 "莱卡经纬仪对方位角0°、俯仰角0°的1#光管、方位角90°、俯仰角0°的5#光管，及方位角90°、俯仰角65°的6#光管进行标定；标定数据包括三次正倒镜数据，然后以三次数据的平均值作为真值。同时，使用0.5 "莱卡经纬仪的标定三个光管的正倒镜数据，用于计算系统误差，即零位差、照准差、横轴差。系统误差用于真值修正。
[0016]二、延时修正参数计算；光电经纬仪的时序原则是必须将曝光时刻、脱靶量、编码器三个元素对齐到同一时刻。分析问题产生的原因，当经纬仪以一定的速度、加速度运动时，当红外相机的曝光时间为Ims时，我们需要将红外相机曝光中心与8组编码器其中的一个中心对齐，因此理论上我们需要将编码器的外触发同步向后延时500 μ S，但由于系统设计过程中，数据传输、采样时刻、以及伺服控制的限制，编码器的外触发同步信号不能修改，可以修改的是相机的外触发信号，因此需要将相机的外触发同步信号向后延时750μ S，选择第I组编码器值。延时设置后工作时序关系如图4所示。时序对齐的公式如下，当红外相机的积分时间为T时(Τ 一般为整毫秒)，需要选择的编码器为第i [0:7]组，延时时间设置Tdelay，那么三者需要满足公式(I )。
[0017]T/2+Tdelay = 1.25ms Xi (I)
[0018]三、采集测量数据；经过延时设置后，对经纬仪以速度20° /s与摆幅5°的工作参数以标灯为中心进行正弦运动，然后分别计算经纬仪向上运动及向下运动时的测得的方位角与俯仰角信息。测量结果如表1、表2所示，表I为延时修正后经纬仪向上运动时各帧图像的编码器及脱靶量信息，延时修正后经纬仪向下运动时各帧图像的编码器及脱靶量信息；
[0019]表I[0020]
【权利要求】
1.光电经纬仪动态误差修正方法，其特征是，该方法包括以下步骤: 步骤一、标定检测架；采用高精度莱卡经纬仪，测量三个平行光管的角度值，所述平行光管的角度值为标定三个平行光管的正倒镜数据，并将获得的三个正倒镜数据的平均值作为真值； 步骤二、延时参数设计；设定相机的外触发同步信号延时TD，选择编码器值，根据公式:T/2+Tdelay = 1.25msXi，T为时间，i的取值为O?7，实现曝光时间与脱靶量、编码器的采样时刻三者对齐； 步骤三、动态测角精度计算；根据步骤二设定的红外相机的外触发同步信号延时TD，然后设置红外经纬仪的伺服控制参数和摆幅，使用红外经纬仪对全视场正弦运动时的数据进行采集；获得方位角和俯仰的信息； 步骤四、将步骤三获得的方位角和俯仰角信息分别与步骤一获得的真值作差，取平方根的值，即获得测角精度，实现对误差的修正。
2.根据权利要求1所述的光电经纬仪动态误差修正方法，其特征在于，步骤一所述的采用莱卡经纬仪对方位角为0°和俯仰角0°的平行光管，方位角为90°和俯仰角0°的平行光管以及方位角90°、俯仰角65°的平行光管进行标定。
【文档编号】G01C25/00GK103727961SQ201410016084
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】刘岩俊, 闫海霞 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所