光电经纬仪动力学模型分析

从动量定理和动量矩定理两方面分析光电经纬仪动力学特性,建立光电经纬仪的非线性动力学模型。结合某型号光电经纬仪的具体参数对模型进行了分析。

光电经纬仪载车平顺性试验研究

在介绍了汽车平顺性评价方法的基础上,对四轮独立悬挂式经纬仪载车进行了平顺性试验。根据光电经纬仪的结构特点,在经纬仪的机座、转台和主望远镜上选取3个测点。经试验,得到了这3个测点在不同路况和车速情况下的加速度数据。通过对试验数据整理计算,得出经纬仪不同部位及整机的振动强度随车速变化曲线。

光电经纬仪的机电动力学建模与耦合

以光电经纬仪伺服跟踪系统为研究对象,基于动量矩定理和欧拉动力学方程,推导出了系统中跟踪架非线性的双轴耦合动力学模型,对跟踪架各轴间的转动惯量耦合、速度耦合及动力学耦合作用规律进行了研究,从理论上给出了它们之间的解析关系式。根据系统中执行元件力矩电机的方程,最终建立了描述跟踪伺服系统中被控对象动态特性的机电动力学模型,分别采用比较测试方法与计算机仿真方法验证了理论模型的正确性,为后续研究、设计高精度的跟踪控制器和控制参数的选取及优化提供了理论参考和模型基础。

大视场红外光电经纬仪精度标定

为了提高大视场红外光电经纬仪测角精度,提出了一种多元回归分析的静态精度标定方法。对影响其精度的原因进行分析,并提出相应的解决办法。首先介绍了红外光电经纬仪的系统组成和测量原理,分析了物像空间在大地坐标系下的坐标对应关系,然后,指出了影响大视场红外光电经纬仪测量精度的原因是由于加工与装调过程中引起的误差,并且该误差与光学设计值不完全一致。最后,针对这一问题,提出了使用多元回归分析数据处理方法,该方法在全视场内按区域建立多元回归分析计算模型,当进行精度解算时,通过多元回归分析模型对脱靶量进行修正,使用修正后的脱靶量进行测角精度计算。实验结果表明:经过多元回归分析修正后的方位角与高低角测角误差标准差分别由21.44″与26.81″提高到7.62″与6.38″。有效地提高了大视场红外光电经纬仪的测角精度。

光电经纬仪动态误差修正方法

针对光电经纬仪红外相机测量系统动态测量精度低的问题,提出了一种通过修正各分系统之间延时时间从而提高动态测量精度的方法。首先介绍了光电经纬仪红外相机测量系统的组成和测量原理,分析了大地坐标系下物像空间的对应关系,指出了影响光电经纬仪红外相机测量系统的原因是相机内方位元素的准确性和光学畸变校正效果。分析了影响光电经纬仪红外相机测量系统动态测量精度的原因,提出了采用各分系统根据工作参数采用不同延时时间的误差修正方法。实验结果验证了该方法的正确性和准确性,标定结果与精度比对实验结果表明,经过动态测角修正的方位角与高低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",该方法有效地提高了动态测量精度,并且对其他光电测量设备具有参考价值。

卫星星等的可见光电视测量方法

提出一种可见光电视实时测量卫星星等的方法,分析了在实际运用中存在的约束条件,利用光电经纬仪对某卫星星等进行了测量;并分析了此测量方法的精度。实际证明,该测量方法具有很好的推广价值。

基于舰载光电设备参考模型扰动估计的前馈控制

在传统前馈控制的基础上引入了基于参考模型的扰动估计来改善舰载光电设备的动态性能,提高其扰动隔离能力,从而提高跟踪精度。分析了传统前馈控制二次扰动问题,结合扰动估计观测器精确估计系统扰动的优点,提出了基于参考模型扰动估计的前馈控制器。介绍了常规扰动观测器的工作原理,分析了观测器应用于舰载光电设备中存在的问题;引入参考模型,构建了参考模型扰动估计的前馈控制器,并给出了相应的结构图和传递函数,分析了它的输出特性和鲁棒性;最后,对本文设计的控制器进行了模型仿真和实验研究并与传统前馈控制方法进行了对比。实验结果表明:基于参考模型扰动估计的前馈控制方法对摩擦力矩扰动和测量误差有良好的补偿效果,固定点指向误差均方根由12.36″提高到5.919″;在靶标以10s周期转动的动态实验中,跟踪精度均方根误差从20.615 7″提高到13.744″,隔离度提高了12dB,动态性能显著改善。本文方法结合了前馈控制和扰动估计的优点,能更好地抑制扰动,提高系统的动态性能和跟踪精度。

经纬仪定向误差变化的原因及解决方法

方位轴系编码器的定向误差作为光电经纬仪的系统误差,是可以在测量前就测试出来并加以修正。但是属于系统误差的定向误差在工作过程中经常发生随机变化,必然会对测量精度造成很大的影响。文中分析认为调平机构与基座连接时的连接杆与连接孔之间的间隙,是该误差发生变化的原因;在分析了早期的解决方案的基础上,提出了调平机构与抗扭薄膜组合的机械结构模式,并计算了在调平机构±7′的角度范围内,抗扭薄膜的弯曲应力、剪切应力均能够满足许用应力,抗扭薄膜内外圆之间的转角小于编码器1″的精度,这样既解决了方位轴线角度调整的问题,也保证了在4 000 N.m的力矩作用下,定向误差没有发生变化。实践证明,该方法对解决定向误差的变化是行之有效的。

光电经纬仪垂直轴系优化设计

光电经纬仪垂直轴系由于负荷重、转动惯量大,其刚度将直接影响经纬仪的跟踪性能,所以它的方位谐振频率显得尤为重要.针对这种情况,采用三维软件UG NX4.0自身的建模仿真一体化功能,对经纬仪垂直轴系进行建模、仿真分析,得到了垂直轴系前三阶固有频率及振型.仿真结果满足实际工作需要,符合试验测定值;并且找到了刚性很好的环节,基于轻量化的考虑,对刚性较好的部件进行尺寸优化设计,在不影响总体结构刚度的情况下,优化了结构,减轻了重量.

某经纬仪垂直轴系刚度分析

光电经纬仪垂直轴系由于负荷重、转动惯量大,其刚度将直接影响经纬仪的跟踪性能,所以其方位谐振频率显得更为重要,针对这种情况,在与传统的仿真分析软件MSC.patran进行对比的情况下,采用了三维建模软件UGNX4.0自身集成的建模仿真一体化功能对经纬仪垂直轴系进行了模态分析,得到了垂直轴系前三阶固有频率及振型,仿真结果满足实际工作需要,并且找到了刚度薄弱环节,能够指导以后的优化设计工作。并通过实验实测方位转动谐振频率,与仿真分析结果进行比对,验证了仿真分析方法的可行性。

一种可变长度光电基准尺

为了实现对非正交轴系激光经纬仪测量系统的快速、准确定向,采用构建新型光电基准尺的方法,提出并研究了一种基于高精度光电位置敏感器件的可变长度光电基准尺构建技术。阐述了非正交轴系激光经纬仪的特点,根据其特点及非正交轴系激光经纬仪测量系统定向的需要,确定了可变长度光电基准尺构建的总体思路,完成了硬件电路设计,构建了可变长度光电基准尺,并标定了两光电位置敏感探测器的空间位姿关系,以实现可变长度基准测量。结果表明,利用该可变长度光电基准尺定向后的测量系统,其相对测量精度优于0.03%,可方便、高精度地实现非正交轴系激光经纬仪测量系统的定向。

采用加权最小二乘法的恒星校正研究

针对光电探测设备恒星校正过程中的时效性问题,本文分析了产生时效性的原因以及在时效性存在的情况下,人们期待的两种方式。在此基础上,提出了基于加权最小二乘法拟合求解算法。算法能够实现两个方面的功能:提高了在局部区域内校正的精度;提高了在实时引导使用过程中的引导精度。本文依据两种情况,采用外场试验数据进行了仿真,验证了算法的可行性和有效性。

光电经纬仪探测精度的分析及其提高探测精度的措施

分析了某型气象雷达探测系统光电经纬仪的工作原理和误差产生的过程及其原因,提出了提高探测精度的技术措施。由于某火炮射程远、弹道高,因此只有正确地使用光电经纬仪才能满足火炮射击对高空气象资料的需要。

光电跟踪伺服系统先进控制策略概述

光电跟踪系统中的伺服控制技术是实现高精度跟踪的关键技术之一。系统自动化程度的提高,为先进控制策略的实现提供了必要条件。本文综述了国内外光电跟踪系统中的伺服控制技术,希望为该方向的工程研究提供基本的技术支持与参考。

多套光学经纬仪联合跟踪的容错最小距离平方和定位

针对现有算法在多套经纬仪测角数据解算目标位置时计算复杂,精度受限,对野值数据缺乏容错能力等问题,提出了一种基于最小距离和的融合容错定位方法。在采用最短距离和融合不同设备数据的同时,通过算法的容错设计,在测量数据含野值时依然能够正常解算出目标位置,确保定位结果的可靠性。仿真结果表明,该定位方法对测量数据具有良好的容错能力,当测量数据正常时定位结果达到距离和最小;当测量数据含孤立型野值或长度不超过3个的斑点型野值时,无需事前修复即可确保定位结果依然可靠。本文建立的最小距离和容错定位算法,既能够充分利用有效的测量数据信息,又可以在不进行野值检验的情况下进行定位计算,确保定位结果不失真,对动态目标的实时可靠定位具有重要的应用价值。

超厚镀钯技术在光电经纬仪上的应用

以黄铜为基材,研究了吡啶添加剂–氨盐体系的电镀钯工艺,分析了钯盐、氯化铵、吡啶添加剂质量浓度,温度及pH对镀液和镀层质量的影响。在Pd(NH3)2Cl220g/L,NH4Cl15g/L,NH3·H2O35mL/L,吡啶添加剂25g/L,pH7～8,温度25～35℃和电流密度0.4～0.5A/dm2的条件下,获得了厚度达35μm的光亮钯镀层。该镀层与基体结合力良好,能满足光电经纬仪的工作要求。

SVD-ACKF算法在光电经纬仪实时定轨中的应用

对光电经纬仪量测噪声统计特性未知或不精确导致实时定轨精度降低甚至发散的问题,设计了基于奇异值分解的自适应容积卡尔曼滤波(SVD-ACKF)算法。首先,利用Sage-Husa极大后验估计器及其改进形式对噪声统计特性进行在线估计,使得CKF算法具有应对噪声变化的自适应能力,并使用SVD代替传统Cholesky分解以提高数值计算的稳定性。然后,阐述了实时定轨数学模型,提出使用欧拉预测校正法对带J2项摄动的轨道动力学方程进行离散。仿真实验表明:欧拉预测校正法将轨道动力学方程的离散精度提高了1 970.411 m。在量测噪声协方差矩阵取值恶劣时,SVD-ACKF算法将实时定轨精度维持在43 m左右,并且具有更好的数值稳定性。

光电经纬仪数据交互终端国产化设计与实现

为解决光电经纬仪数据交互系统中国外产品带来的安全隐患,设计了基于国产麒麟操作系统的数据交互终端。提出了硬件、软件设计方案,利用QT开发工具在国产麒麟系统下进行了软件设计并且在光电经纬仪上予以实现。测试结果表明:该系统功能齐全,性能可靠,满足了光电经纬仪数据交互需求,为光电经纬仪的国产化建设提供了很好的借鉴作用。

车载光电经纬仪支撑平台稳定性研究

传统的车载支撑平台晃动量较大,难以满足车载光电经纬仪高精度不落地测量要求。为了兼顾轻量化、高刚度和便于制造的要求,采用离散体桁架拓扑优化方法设计了一种具有桁架蒙皮式结构的高比刚度车载支撑平台;建立了平台系统的有限元仿真模型,根据平台安装光电经纬仪的稳定性要求,分析了不同工况和载荷条件下平台系统的静力学和模态特性,搭建了支撑平台稳定性实验装置。结果表明,在经纬仪工作角加速度0.5(°)/s2~20(°)/s2范围的激励下,经纬仪基座的响应加速度为0.008~0.55 m/s2,无明显影响经纬仪跟踪性能的共振响应发生。同时,采用倾角传感器测量了平台晃动幅值,最大晃动量为7.2″。该支撑平台具有较高的支撑稳定性,适用于车载光电经纬仪高精度不落地测量。