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基于动态靶标光电经纬仪测角精度室内检测方法研究

作　者: 冯婕
导　师: 周仁魁；赵建科
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 光学动态靶标光电经纬仪动态测角精度标定
分类号: TH761.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着光电经纬仪在武器装备与空间防御系统中发挥的作用越来越大,对它的跟踪性能以及测角精度要求也在不断的提高。如何在室内更加准确的测量光电经纬仪的跟踪性能以及测角精度等关键技术指标,成为目前急需解决的问题。传统的正弦引导法,由于存在测量缺陷,一直无法得到最理想的测量结果。为了适应工程测量的需要,得到光电经纬仪关键技术指标的最佳测量结果,我们研制出一种光学动态靶标,可以通过与被测光电经纬仪同步环境下,调整靶标旋转角速度大小和旋转方式,就可以模拟出不同运动状态下的空间运动目标。本文就是根据此靶标的设计将靶标模拟出的不同运动状态下的室内运动目标作为真值,提出一种基于光学动态靶标检测光电经纬仪测角精度的方法。这是一种室内提高检测光电经纬仪静态与动态精度的工程应用方法。根据误差理论可知,只有当检测设备的精度高于被检设备精度的3倍以上时,才可以用于测量。因此,本文在提出检测光电经纬仪动态测角精度方法的同时,结合此靶标,提出一种光学动态靶标精度实时标定方法——面阵CMOS实时判读法。它的精度标定过程与靶标实际运动过程完全一致,并且可以实时采样。本文还结合LABVIEW软件,对光学动态靶标与光电经纬仪之间空间位置关系进行了仿真模拟,得到靶标在不同角速度参数条件下的空间目标方位角速度、角加速度以及俯仰角速度、角加速度大小值。由于CCD具有重量轻、体积小、功耗低、寿命长、灵敏度高以及动态范围宽等特点,并且当判读引入亚像元细分法等技术以后,大幅度提高了脱靶量判读精度,目前CCD已经大部分取代过去的胶片,作为新一代的光电接收媒介。光电经纬仪动态测角误差源发生了相应的变化,为此,本文在讨论光学动态靶标检测光电经纬仪动态测角精度前,还对它的误差源进行了分析。本文的研究工作对提高光电经纬仪测角的室内检测精度,将具有一定指导意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-14
  1.1 引言  7-8
  1.2 光电经纬仪测角精度及室内检测方法  8-11
    1.2.1 测角精度定义  8
    1.2.2 测角精度的室内检测法  8-11
  1.3 国内外检测方法概述  11-12
  1.4 本文研究的主要内容和现实意义  12-14
    1.4.1 本文的研究意义  12-13
    1.4.2 本文研究的工作和主要内容  13-14
第二章光电经纬仪测角误差及其室内检测方法分析  14-37
  2.1 引言  14-15
  2.2 光电经纬仪静态测角误差分析及其检测方法  15-33
    2.2.1 定向误差  16-31
    2.2.2 零向误差:  31-32
    2.2.3 静态测角误差的综合  32-33
  2.3 光电经纬仪动态测角误差增量及其室内检测  33-36
    2.3.1 光电经纬仪测角误差增量分析  33-35
    2.3.2 光电经纬仪动态测角误差增量室内检测  35
    2.3.3 光电经纬仪动态测角误差综合  35-36
  2.4 本章总结  36-37
第三章光学动态靶标精度标定方法的研究  37-63
  3.1 引言  37-38
  3.2 新型光学动态靶标  38-41
    3.2.1 靶标结构及其运动形式  38-39
    3.2.2 电控系统构成  39-40
    3.2.3 测试分析软件  40
    3.2.4 光学动态靶标检测动态测角精度的可行性分析  40-41
  3.3 光学动态靶标的标定方法  41-44
    3.3.1 自动跟踪标定法  41
    3.3.2 线阵CCD标定法  41-42
    3.3.3 视频判读法  42-43
    3.3.4 自准直法  43-44
  3.4 面阵CMOS实时判读法  44-61
    3.4.1 面阵CMOS实时判读法工作原理  45-47
    3.4.2 面阵CMOS实时判读法存在问题及解决措施  47-55
    3.4.3 面阵CMOS实时判读法检测过程  55-59
    3.4.4 面阵CMOS实时判读法误差估算  59-61
  3.5 本章总结  61-63
第四章光学动态靶标模型的建立与仿真  63-82
  4.1 光学动态靶标与光电经纬仪实际运动关系  63-64
  4.2 球面坐标系内靶标与光电经纬仪相对位置关系  64-67
  4.3 光学动态靶标运动规律仿真讨论  67-81
    4.3.1 仿真模型建立  67-69
    4.3.2 动态靶标做匀速运动时Labview的仿真  69-74
    4.3.3 动态靶标做正弦运动时Labview的仿真  74-81
  4.4 本章总结  81-82
第五章光学动态靶标检测光电经纬仪动态测角精度及其它应用  82-92
  5.1 光学动态靶标检测光电经纬仪动态测角精度  82-89
    5.1.1 检测原理  82
    5.1.2 光学动态靶标检测动态精度实际工作过程  82-87
    5.1.3 注意事项  87
    5.1.4 光电经纬仪动态测角精度分析  87-89
  5.2 光学动态靶标的其它应用  89-91
    5.2.1 动态成像质量检测  89
    5.2.2 动态增量检测  89
    5.2.3 外引导功能实现  89-90
    5.2.4 捕获性能检测  90
    5.2.5 跟踪性能检测  90-91
  5.4 本章总结  91-92
第六章总结  92-93
参考文献  93-96
发表论文  96-97
致谢  97

基于动态靶标光电经纬仪测角精度室内检测方法研究

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