在室內(nèi)用旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)測量電視經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度的方法，屬于光電測量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種檢測方法。要解決的技術(shù)問題是：提供一種在室內(nèi)用旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)測量電視經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度的方法。技術(shù)方案是：首先，選擇一種旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)，旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)在旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)軸上必須裝測角編碼器，旋轉(zhuǎn)臂上的光學(xué)系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)要形成光錐，帶有光錐頂點(diǎn)；其次，將旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)與被測電視跟蹤經(jīng)緯儀的光路對(duì)接，形成測量系統(tǒng)；第三，實(shí)施對(duì)電視跟蹤經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度的測量；第四，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：將靶標(biāo)編碼器的值代入坐標(biāo)變換公式得到靶標(biāo)的空間指向值，根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算經(jīng)緯儀的動(dòng)態(tài)測角精度。該方法解決了在室內(nèi)對(duì)電視經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度的檢測。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于光電測量
中涉及的一種在室內(nèi)用旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)對(duì)電視跟蹤 經(jīng)緯儀進(jìn)行動(dòng)態(tài)測角精度檢測的方法。二
技術(shù)介紹
電視跟蹤經(jīng)諱儀是釆用電視卿量技術(shù)，具有自動(dòng)跟蹤和實(shí)施測量功能的大 型光電測量設(shè)備，主要用于飛機(jī)、輪船、星體和其他運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡的測 量。電視跟蹤經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度是指經(jīng)緯儀在規(guī)定的角速度和角加速度運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)下，實(shí)時(shí)測量的目標(biāo)空間指向值與理論值或真值的誤差，通常用空間指向 值的均方根誤差表示，應(yīng)用中常將其投影到水平面和垂直面上，分別稱為動(dòng)態(tài) 方位角均方根誤差和動(dòng)態(tài)俯仰角均方根誤差。動(dòng)態(tài)測角精度是衡量電視經(jīng)緯儀整機(jī)性能的重要技術(shù)指標(biāo)之一，長期以來， 該項(xiàng)指標(biāo)的檢測工作一直在外場進(jìn)行，經(jīng)緯儀實(shí)測某一飛行目標(biāo)獲得的數(shù)據(jù)與 其它高精度測量設(shè)備測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，來評(píng)估電視跟蹤經(jīng)諱儀的動(dòng)態(tài)測角 精度。目前，我們還沒有査到在室內(nèi)能檢測電視跟蹤經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度的相 關(guān)檢測設(shè)備或方法。三
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于建立一種能在室內(nèi)對(duì)電視跟 蹤經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度進(jìn)行檢測的方法，以使電視跟蹤經(jīng)諱儀的生產(chǎn)廠家，在 出廠之前，在室內(nèi)能對(duì)電視跟蹤經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度進(jìn)行檢測，從而能對(duì)電視 跟蹤經(jīng)緯儀的整機(jī)性能做出有價(jià)值的評(píng)價(jià).。本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供--種在室內(nèi)用旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)測量電視經(jīng)諱儀動(dòng)態(tài)測角精度的方法。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是-首先，選擇一種適合的旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)，這種旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)在旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)軸上必須裝 有能實(shí)時(shí)測角的編碼器，旋轉(zhuǎn)臂上的光學(xué)系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)要形成圓形光錐，帶有 光錐頂點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)的結(jié)構(gòu)如圖1所示包括靶標(biāo)支撐架1、電機(jī)2、編碼器3、旋轉(zhuǎn)臂4、反射鏡5、平行光管6、靶標(biāo)控制柜8。電機(jī)2安裝在靶標(biāo)支撐架1 上，電機(jī)2的軸與編碼器3的軸同軸且固連安裝。旋轉(zhuǎn)臂4固定在電機(jī)2旋轉(zhuǎn) 軸上，旋轉(zhuǎn)臂4的一端安裝有平行光管6，另一端安裝有反射鏡5，反射鏡5的 法線與平行光管6的光軸成一定夾角。當(dāng)電機(jī)2帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂4旋轉(zhuǎn)時(shí)，平行光 管6發(fā)出的光經(jīng)反射鏡5反射后，形成了以一定角速度和角加速度旋轉(zhuǎn)的錐形 空間模擬目標(biāo)；其次，將旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)與被測電視跟蹤經(jīng)緯儀7的光路對(duì)接，形成測量系統(tǒng)， 調(diào)整電視經(jīng)緯儀橫軸、豎軸、視軸三軸的交點(diǎn)與靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)光錐的頂點(diǎn)重合，該 點(diǎn)定義為測量坐標(biāo)原點(diǎn)O，將靶標(biāo)的時(shí)統(tǒng)和經(jīng)緯儀的時(shí)統(tǒng)對(duì)接，使兩者具有相 同的絕對(duì)時(shí)和同步采樣信號(hào)；第三，實(shí)施對(duì)電視跟蹤經(jīng)緯儀7動(dòng)態(tài)測角精度的測量啟動(dòng)電機(jī)2，讓電機(jī) 2帶動(dòng)靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)臂4旋轉(zhuǎn)，控制電視跟蹤經(jīng)諱儀7自動(dòng)跟蹤耙標(biāo)光錐目標(biāo)，實(shí)時(shí) 記錄目標(biāo)的方位角、俯仰角和脫靶量，同時(shí)靶標(biāo)控制柜8的計(jì)算機(jī)記錄耙標(biāo)編 碼器3的角度值；第四，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理將記錄的靶標(biāo)編碼器3的值代入根據(jù)球面三角定理 得到的公式E=arcsin (cosasinb+sinacosbcos6) A= arcsin (sinasint6/cosE)式中a為靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)光錐與旋轉(zhuǎn)軸之間的夾角，b為靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)軸與水平面的夾角，A為經(jīng)緯儀7的方位角，E為經(jīng)緯儀7的俯仰角，e為靶標(biāo)編碼器3的角 度(該公式可在國防工業(yè)出版社2002年10月出版的《光電測量》 一書中第251 頁査到，該公式用于靶標(biāo)和經(jīng)緯儀間的數(shù)據(jù)坐標(biāo)變換，利用該公式完成了靶標(biāo) 空間指向值的換算，該空間指向值是計(jì)算測角精度的依據(jù))。通過以上計(jì)算得到靶標(biāo)的空間指向值，以此作為靶標(biāo)目標(biāo)的空間指向真值， 將經(jīng)緯儀測量的目標(biāo)指向值與指向真值以時(shí)間為基準(zhǔn)對(duì)齊數(shù)據(jù)，根據(jù)貝塞爾公 式計(jì)算經(jīng)緯儀的動(dòng)態(tài)測角精度，以方位角均方根誤差和俯仰角均方根誤差表示-<formula>formula see original document page 6</formula>式中CTA為經(jīng)緯儀方位動(dòng)態(tài)測角精度，dE為經(jīng)緯儀俯仰動(dòng)態(tài)測角精度，II為一個(gè)周期的數(shù)據(jù)總數(shù)，A》為靶標(biāo)在i點(diǎn)處的方位指向值,&為靶標(biāo)在i點(diǎn)處的 俯仰指向值，4'為經(jīng)緯儀在i點(diǎn)處測量的方位角，五,'為經(jīng)緯儀在i點(diǎn)處測量的俯仰角。工作原理說明見圖2， a為靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)光錐與旋轉(zhuǎn)軸之間的夾角，b為耙標(biāo) 旋轉(zhuǎn)軸與水平面的夾角，A為經(jīng)緯儀的方位角，E為經(jīng)緯儀的俯仰角，co為耙標(biāo) 旋轉(zhuǎn)角速度，t為目標(biāo)從S0點(diǎn)轉(zhuǎn)到Sl點(diǎn)所用的時(shí)間，e=cot為耙標(biāo)編碼器的旋轉(zhuǎn) 角度，OR為靶標(biāo)的旋轉(zhuǎn)軸。根據(jù)球面三角定理可得E=arcsin (cosasinb+sinacosbcos9)A== arcsin ( sinasint6/cosE )設(shè)靶標(biāo)在空間某一點(diǎn)的編碼器角度為ei，代入上述公式中，得到對(duì)應(yīng)該點(diǎn)的目標(biāo)指向(Ai0、 Ei0)。設(shè)經(jīng)緯儀測量的該點(diǎn)目標(biāo)指向(Ai'， Ei')，則經(jīng)諱儀的動(dòng)態(tài)測角精度:<formula>formula see original document page 7</formula>式中C7A為方位動(dòng)態(tài)測角精度，CJE為俯仰動(dòng)態(tài)測角精度，n為一個(gè)周期的 數(shù)據(jù)總數(shù)。本專利技術(shù)的積極效果..本專利技術(shù)解決了電視跟蹤經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度室內(nèi)檢測 的問題，該方法在國內(nèi)是首創(chuàng)，用該方法成功地檢測了多臺(tái)電視跟蹤設(shè)備的動(dòng) 態(tài)測角精度，效果良好，填補(bǔ)了光電測量領(lǐng)域的一項(xiàng)空白，得到了有關(guān)專家的認(rèn)可。四附圖說明圖1是靶標(biāo)與電視經(jīng)緯儀光路對(duì)接示意圖。圖2是靶標(biāo)與經(jīng)緯儀坐標(biāo)變換關(guān)系圖。五具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)按技術(shù)方案中提出的步驟進(jìn)行實(shí)施。靶標(biāo)編碼器精度的選取可根據(jù)被測設(shè)備的精度要求而定， 一般情況下，可選取高精度的23位絕對(duì)式編碼器； 靶標(biāo)的基座應(yīng)穩(wěn)定和旋轉(zhuǎn)臂工作應(yīng)穩(wěn)定，最好控制在2〃以內(nèi)；耙標(biāo)與被測設(shè)備 應(yīng)具有同一時(shí)間基準(zhǔn)和相同的采樣頻率，可以在靶標(biāo)和被測設(shè)備中分別加裝時(shí) 統(tǒng)終端，通過時(shí)統(tǒng)同步的方法將這一問題解決；為了使設(shè)備跟蹤穩(wěn)定，并獲得 高精度數(shù)據(jù)，靶標(biāo)應(yīng)具有穩(wěn)速控制系統(tǒng)；靶標(biāo)的平行光管焦距可選擇lm;耙標(biāo)的a角可選擇20。 30。， b角可選擇20。 40。；靶標(biāo)和被測設(shè)備應(yīng)在同一獨(dú)立地基 上進(jìn)行測試。權(quán)利要求1、，其特征在于首先，選擇一種適合的旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)，這種旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)在旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)軸上必須裝有能實(shí)時(shí)測角的編碼器，旋轉(zhuǎn)臂上的光學(xué)系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)要形成圓形光錐，帶有光錐頂點(diǎn)；旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)的結(jié)構(gòu)包括靶標(biāo)支撐架(1)、電機(jī)(2)、編碼器(3)、旋轉(zhuǎn)臂(4)、反射鏡(5)、平行光管(6)、靶標(biāo)控制柜(8)。電機(jī)(2)安裝在靶標(biāo)支撐架(1)上，電機(jī)(2)的軸與編碼器(3)的軸同軸且固連安裝。旋轉(zhuǎn)臂(4)固定在電機(jī)(2)旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)臂(4)的一端安裝有平行光管(6)，另一端安裝有反射鏡(5)，反射鏡(5)的法線與平行光管(6)的光軸成一定夾角。當(dāng)電機(jī)(2)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂(4)旋轉(zhuǎn)時(shí)，平行光管(6)發(fā)出的光經(jīng)反射鏡(5)反射后，形成了以一定角速度和角加速度旋轉(zhuǎn)的錐形空間模擬目標(biāo)；其次，將旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)與被測電視跟蹤經(jīng)緯儀(7)的光路對(duì)接，形成測量系統(tǒng)，調(diào)整電視經(jīng)緯儀橫軸、豎軸、視軸三軸的交點(diǎn)與靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)光錐的頂點(diǎn)重合，該點(diǎn)定義為測量坐標(biāo)原點(diǎn)O，將靶標(biāo)的時(shí)統(tǒng)和經(jīng)緯儀的時(shí)統(tǒng)對(duì)接，使兩者具有相同的絕對(duì)時(shí)和同步采樣信號(hào)；第三，實(shí)施對(duì)電視跟蹤經(jīng)緯儀(7)動(dòng)態(tài)測角精度的測量啟動(dòng)電機(jī)(2)，讓電機(jī)(2)帶動(dòng)靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)臂(4)旋轉(zhuǎn)，控制電視跟蹤經(jīng)緯儀(7)自動(dòng)跟蹤靶標(biāo)光錐目標(biāo)，實(shí)時(shí)記錄目標(biāo)的方位角、俯仰角和脫靶量，同時(shí)靶本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
在室內(nèi)用旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)測量電視經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)測角精度的方法，其特征在于首先，選擇一種適合的旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)，這種旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)在旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)軸上必須裝有能實(shí)時(shí)測角的編碼器，旋轉(zhuǎn)臂上的光學(xué)系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)要形成圓形光錐，帶有光錐頂點(diǎn)；旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)的結(jié)構(gòu)包括靶標(biāo)支撐架（１）、電機(jī)（２）、編碼器（３）、旋轉(zhuǎn)臂（４）、反射鏡（５）、平行光管（６）、靶標(biāo)控制柜（８）。電機(jī)（２）安裝在靶標(biāo)支撐架（１）上，電機(jī)（２）的軸與編碼器（３）的軸同軸且固連安裝。旋轉(zhuǎn)臂（４）固定在電機(jī)（２）旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)臂（４）的一端安裝有平行光管（６），另一端安裝有反射鏡（５），反射鏡（５）的法線與平行光管（６）的光軸成一定夾角。當(dāng)電機(jī)（２）帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂（４）旋轉(zhuǎn)時(shí)，平行光管（６）發(fā)出的光經(jīng)反射鏡（５）反射后，形成了以一定角速度和角加速度旋轉(zhuǎn)的錐形空間模擬目標(biāo)；其次，將旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)與被測電視跟蹤經(jīng)緯儀（７）的光路對(duì)接，形成測量系統(tǒng)，調(diào)整電視經(jīng)緯儀橫軸、豎軸、視軸三軸的交點(diǎn)與靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)光錐的頂點(diǎn)重合，該點(diǎn)定義為測量坐標(biāo)原點(diǎn)Ｏ，將靶標(biāo)的時(shí)統(tǒng)和經(jīng)緯儀的時(shí)統(tǒng)對(duì)接，使兩者具有相同的絕對(duì)時(shí)和同步采樣信號(hào)；第三，實(shí)施對(duì)電視跟蹤經(jīng)緯儀（７）動(dòng)態(tài)測角精度的測量：啟動(dòng)電機(jī)（２），讓電機(jī)（２）帶動(dòng)靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)臂（４）旋轉(zhuǎn)，控制電視跟蹤經(jīng)緯儀（７）自動(dòng)跟蹤靶標(biāo)光錐目標(biāo)，實(shí)時(shí)記錄目標(biāo)的方位角、俯仰角和脫靶量，同時(shí)靶標(biāo)控制柜（８）的計(jì)算機(jī)記錄靶標(biāo)編碼器（３）的角度值；第四，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：將記錄的靶標(biāo)編碼器（３）的值代入根據(jù)球面三角定理得到的公式：Ｅ＝ａｒｃｓｉｎ（ｃｏｓａｓｉｎｂ＋ｓｉｎａｃｏｓｂｃｏｓθ）Ａ＝ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎａｓｉｎｔθ／ｃｏｓＥ）式中：ａ為靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)光錐與旋轉(zhuǎn)軸之間的夾角，ｂ為靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)軸與水平面的夾角，Ａ為經(jīng)緯儀（７）的方位角，Ｅ為經(jīng)緯儀（７）的俯仰角，θ為靶標(biāo)編碼器（３）的角度；通過以上計(jì)算可以得到靶標(biāo)的空間指向值，以此作為靶標(biāo)目標(biāo)的空間指向真值，將經(jīng)緯儀實(shí)際測量的目標(biāo)指向值與靶標(biāo)指向真值以時(shí)間為基準(zhǔn)對(duì)齊數(shù)據(jù)，計(jì)算經(jīng)緯儀的動(dòng)態(tài)測角精度，以方位角均方根誤差和俯仰角均方根誤差表示：＊＊＊式中：σ↓［Ａ］為經(jīng)緯儀方位動(dòng)態(tài)測角精度，σ↓［Ｅ］為經(jīng)緯儀俯仰動(dòng)態(tài)測角精度，ｎ為一個(gè)周期的數(shù)據(jù)總數(shù)，Ａ↓［ｉ０］為靶標(biāo)在ｉ點(diǎn)處的方位指向值，Ｅ↓［ｉ０］為靶標(biāo)在ｉ點(diǎn)處的俯仰指向值，Ａ↓［ｉ］′為經(jīng)緯儀在ｉ點(diǎn)處測量的方位角，Ｅ↓［ｉ］′為經(jīng)緯儀在ｉ點(diǎn)處測量的俯仰角。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賀庚賢，沈湘衡，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：82[中國|長春]
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