车载经纬仪的测量误差修正

载车平台变形会直接导致经纬仪方位旋转轴线产生倾斜,从而影响经纬仪的测角精度。为补偿测角精度,实现活动站测量,通过球面几何推导了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的修正公式,利用光电轴角编码器精度高、采样频率高的特性,测量出经纬仪坐标系倾斜,经过坐标变换推导出经纬仪倾斜角和倾斜方向,该测量装置通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。实验结果表明,该方法能够实时有效地补偿因平台变形而带来的测角误差,使经纬仪不落地测角精度控制在20″内,为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

水平式经纬仪静态指向修正模型的比较与改进

为了对跟踪高轨目标无跟踪盲区的水平式经纬仪的指向进行修正,对经纬仪指向修正模型进行了理论分析和实验研究。介绍了球谐函数、支架、水平式3种指向修正模型,并对水平式模型做了修改。利用实测恒星数据进行matlab回归对比分析,最后采用内符合和外符合两种方法对3种模型的回归精度进行符合对比,得出了适合水平式经纬仪指向修正的模型。应用该水平式修正模型对某型水平式经纬仪的实际指向进行了修正,实验结果表明,其经轴L修正精度为0.4672″,纬轴B修正精度为0.4227″。对3种模型回归精度的对比分析显示,用支架和水平式模型修正水平式光电经纬仪指向精度时,效果均远优于球谐函数模型,支架模型略优于水平式模型,从而得出球谐函数模型不适合修正水平式经纬仪指向的结论。     

车载经纬仪的静态指向误差补偿

为了降低载车平台变形对经纬仪静态测角精度的影响,补偿较大变形产生的测角误差,实现移动站弹道测量,分析了平台变形对光电经纬仪静态测角误差影响的基本原理,利用固定在方位轴轴心的倾角传感器测量出因平台变形而导致的经纬仪工作基准面中心点与水平面变化的夹角,并计算其测量坐标系的变化量。建立了平台中心变形角的底部轮廓图,经过有限的平台变形采样,存入计算机,在计算机中以方位、俯仰角为输入变量建立二维查找表,通过插值计算全方位角和全俯仰角的平台变形量,进行事后补偿。实验结果表明,该方法能够有效地补偿因平台变形而带来最大为142″的测角误差,使方位测角精度提高44″,俯仰测量精度提高8.5″。该方法为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

多功能天文经纬仪光轴指向变化实测与修正

光轴指向变化是地面天体测量误差最大来源之一,对光轴指向变化进行准确测量和修正是获取高精度天体测量数据的必要前提。针对云南天文台多功能天文经纬仪高精度时纬测量工作的需求,分析和测定了光轴指向变化对时纬测量的影响。首先,介绍了多功能天文经纬仪实时测定光轴指向变化的原理和方法,然后对望远镜光轴指向变化进行了实时测定和分析。实验结果表明,由于镜筒受重力的影响,相较于测时结果而言,光轴指向变化对测纬结果的影响更大。在天顶距为55°时,最大可以达到2.5″。经过光轴指向变化修正后,测纬精度由1.37″提高到了0.36″,测时精度由0.033s提高到了0.023s。通过分析光轴指向变化的实时测定结果可以看出时纬测量精度有了显著改善,基本满足高精度天体测量需求。     

大型光电经纬仪跟踪架水平轴系的结构设计

光电经纬仪跟踪架轴系精度的保证是整个光电经纬仪精度的基础;光电经纬仪跟踪架的水平轴系承担着光学分系统和部分探测分系统,安装器件多、结构复杂、设计难度大,精度难以保证。首先给出水平轴系的组成和结构形式,然后对轴系精度的影响因素进行了分析,并根据分析,进行了主镜口径1 m的大型光电经纬仪跟踪架水平轴系的结构设计和校核;并针对所设计的结构形式进行了轴系的精度分析和计算,保证水平轴系晃动误差≤2″。     

星上敏感器空间矢量自准直测量方法及标定试验

针对星上敏感器测量坐标系高精度标定的需求,提出一种空间矢量自准直测量方法,采用光电自准直经纬仪、卫星转台、基准镜阵列和坐标平移系统等,实现立方镜镜面法向矢量之间夹角的高精度自动化测量。给出空间角测量模型,基于误差传播原理推导出误差模型,并证明不确定度上限;仿真分析传感器精度对空间角测量误差的灵敏度,并在此基础上进行误差分配;设计并研制星上敏感器空间矢量自准直测量系统,对光电自准直经纬仪的转角精度、两轴垂直度和整个系统的空间角测量精度等进行试验标定;结果表明,光电自准直经纬仪转角精度优于0.6″、两轴垂直度优于0.2″,空间角测量精度优于3″,验证所提出方法的有效性、误差分配的合理性和设计方案的可行性,可为高精度星上敏感器的自动化测量标定系统的开发和应用提供参考。     

基于光学传输矩阵的电动二维转镜读数修正

针对数字式二维转镜在光学转像时产生的转角值与实际像移不一致的问题,提出了一种运用光学矩阵修正读数误差的方法。根据二维转台对准读数检测原理建立数学模型,得出修正后的出射光线的俯仰角及方位角。为了验证上述模型的正确性,采用高精度经纬仪对修正后的出射光线方向进行校对。经实验对比,该方法在不提高加工安装精度的情况下修正了二维转镜的读数误差,其精度达到4″。     

大口径光电探测设备主镜晃动的误差补偿

针对大口径光电探测设备在随俯仰角变化时由于主镜支撑点的变化而产生的晃动,研究了在静态测量时如何补偿主镜晃动造成的误差以提高大口径望远镜的静态测量精度。首先给出了一个1m口径望远镜的支撑结构和力学模型,在分析了传统三轴误差补偿方法和球谐误差补偿方法的基础上提出了针对大口径望远镜的误差补偿方法。在外场对光测设备进行了标校实验,选取32颗恒星在修正了蒙气差后对各个系统差进行求解,得出了主镜晃动误差和三轴差。与传统误差补偿方法的比较结果显示:加入主镜晃动误差补偿后,望远镜的静态测量精度从15.4″提高到了2.5″。此种方法物理意义明确,各误差分量重复性好,对主镜晃动误差进行补偿修正后提高了大口径望远镜的静态测量精度。     

GD-220光电经纬仪轴系的精度分析

光电经纬仪中轴系的精度在很大程度上决定着整台仪器的测量精度.为了提高其轴系精度和改进其轴系结构,以GD-220光电经纬仪为例,讨论了其垂直轴系和水平轴系中存在的径向跳动误差、角度摆动误差和轴向窜动误差等,并定量分析了由构成轴系零件的形位误差造成的轴系在回转运动时的晃动误差.通过对9台套GD-220光电经纬仪轴系的检测结果看,对GD-220光电经纬仪轴系精度的分析和对其结构的设计都是合理的.     

双读数头圆光栅偏心参数标定修正算法

圆光栅安装偏心误差是影响圆光栅角度测量精度的关键因素,偏心误差补偿是提高角度测量精度的重要方法。为准确辨识和补偿圆光栅安装偏心误差参数,在建立的圆光栅偏心误差模型基础上提出了一种双读数头平均误差补偿方法,对读数误差进行修正,并对测量与修正模型进行仿真实验。使用正23面棱体与光电自准直仪搭建实验装置,对所提方法的测量补偿效果进行验证。实验结果表明:采用所提出的补偿修正方法能够有效补偿圆光栅读数头读数偏差,圆光栅的测角精度达到1″以内。     

CCD成象动态测量球外径的研究

主要介绍了一种用于工况现场的ＣＣＤ 光电尺寸测试仪的系统结构设计及实现方法。并对影响测试精度的实际问题及解决方法作了较深入的研究和探讨。     

提高海上白天测星能力的方法研究

船载经纬仪是远洋航天测量船导航定位系统专用光学测量设备.该设备以电视跟踪和测量为基础,主要用于测量船执行海上卫星测控任务和校飞时提供精确的航向数据.通过昼夜测量恒星获取脱靶量解算航向角,修正惯性导航系统的航向差是船载经纬仪的主要功能.由于种种原因白天测星一直不很理想,本文从应用角度提出新的白天测星方法,并重点讨论了视频人工判读法.通过海上校飞及码头校飞的检验,可以提高白天测星的数量和星等,测量精度完全可以满足要求.     

激光调阻机多档测量误差的软件自适应校正

为了减小激光调阻机测量系统的多档测量误差对阻值修调精度的影响,提出了一种基于有源单臂电桥测量原理自适应地校正激光调阻机多档测量误差的方法.通过测量和标定高精度标准电阻的测量误差,自适应地获取校正激光调阻机多档测量误差的系列修正值,进而用系列修正值对所有待修调电阻的阻值测量误差进行校正,达到进一步减小系统测量误差的目的.实践证明,在测量硬件电路保证高稳定性、微小波动性测量的前提下,应用该方法可使测量系统的精度指标达到:低阻区(R<100Ω)为±0.5‰;中阻区为±0.2‰;高阻区(R≥1MΩ)为±2‰.     

准动态测量仪器动态特性的研究

建立了双经纬仪空间坐标准动态测量实验系统 ,通过在不同跟踪速度下对电子经纬仪和双经纬仪测量系统动态精度标定实验 ,分析了准动态测量仪器的动态特性     

“高分二号”上相机和星敏感器相对安装姿态的测量

为了精确测量"高分二号"(GF-2)卫星上相机和星敏感器的相对安装姿态,建立了一套高精度自动化测量系统。针对该系统研究了基于多传感器数据融合的高精度测量算法、基于理论安装数据驱动的自动测量模型、以及基于图像识别的立方镜法线搜索算法。该测量系统主要由二维龙门导轨、精密转台和CCD成像辅助准直的自准直经纬仪构成,通过融合精密转台的转动角度、自准直经纬仪的俯仰角和偏航角等数据计算被测设备安装姿态角度。测量时需先对系统进行标定,制定自动测量规划,然后通过电机驱动使设备自动到达预定位置和角度进行测量。若星上设备安装偏差较大导致被测对象超出自准直经纬仪测量范围时,可启动CCD相机对被测对象局部区域进行搜索识别,并引导自准直经纬仪实现精确准直测量。对测量系统进行了实验验证,结果显示:该系统姿态测量精度可以达到5″,与标准值比对最大偏差为4.1″;该测量系统已用于GF-2卫星的相机和星敏器相对姿态测量中,重复标准差最大为3.5″,满足GF-2对机上设备安装姿态测量精度的需求。     

用经纬仪测量大尺寸三维导轨垂直度的方法

基于经纬仪将运动直线引出来的原理,提出了一种测量大尺寸三维导轨垂直度的新方法。首先在水平直线移动的Y导轨的动基座上安装经纬仪并观察静止靶标水平角的微小变化,采用最小二乘法拟合出了经纬仪视准轴分别与运动X导轨和Y导轨平行时的水平角,继而测量了X-Y导轨间的垂直度误差。然后将经纬仪固定在地基上,通过观测水平移动导轨上靶标的竖直角的微小变化,采用最小二乘法拟合了X、Y导轨的水平度误差;通过观测与Z导轨固定的靶标水平角的微小变化,采用最小二乘法拟合了Z导轨的二维铅垂度误差,利用X,Y导轨的水平度和Z导轨的铅垂度换算出了Z-X间,Z-Y间导轨的垂直度误差。最终实现了三维导轨X-Y之间、Y-Z之间、X-Z之间的垂直度的检测,并对测量的垂直度误差进行了精度分析。在研制的月球软着陆系统垂直度的调试中进行了应用,证明了该方法能够满足测量的精度要求。     

位相测量轮廓术中相移误差分析及算法研究

光学三维测量广泛应用于机器视觉、实物仿形、工业检测、生物医学等方面.三维面形测量具有很高精度,位相测量轮廓术是其中一种重要方法.在这种方法中相移误差对测量结果的准确性影响较大,所以对于相移误差进行研究,其中进行补偿算法分析也是很有必要的.     

精密检齿心轴的误差分离方法

为提高测齿精度,分析了检齿心轴顶尖孔偏心对齿坯基准面和齿圈径跳测量的影响,通过精密测量拟合出检齿心轴两端的径跳曲线,从而获得偏心量的大小和方向,由此导出齿坯基准面偏摆和齿圈径跳测量的误差补偿表达式。最后通过实例测量详细阐述了检齿心轴偏心误差的分离方法与补偿方法。检齿心轴的误差补偿提高了测齿的精确度,为加工和测量1级(ISO1328:1997)精度超精密齿轮做好铺垫。