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[摘 要]光电经纬仪是我军各类靶场中广泛使用的光电跟踪测量设备，其工作原理是利用摄影系统或电视测量系统确定空间物体相对于地球某一点的位置，主要任务是稳定跟踪运载火箭、各类导弹、航天器等空中飞行目标，并精确地测量和记录这些目标的外弹道参数和飞行姿态，以监视飞行目标的飞行弹道和飞行是否安全。光电经纬仪电视、红外的测量原理是一种动态跟踪测量。当目标进入光学测量系统视场后，被伺服系统捕获并锁定目标，然后一直跟踪目标，保证目标始终位于光学测量的视场内，同时记录系统同时记下目标相对视轴的偏差——脱靶量和视轴的方位和俯仰角度，脱靶量和方位俯仰角度合成目标的实际角度位置。可见，光电经纬仪测量是一种极坐标下的二维角度位置信息测量。光电经纬仪完成对空间目标的捕获、跟踪和测量的前提是其跟踪性能稳定、测量准确性高。
[关键词]动态测角误差、可编程动态靶标、光电经纬仪
中图分类号：TH761.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0354-01
1、概述
检测光电经纬仪跟踪性能、动态精度和测角精度等技术指标的方法分为外场和室内两种检测方法。外场检测是将经纬仪运到靶场，在靶场测控网跟踪飞机、拍星等。获得飞行轨迹参数，同时用靶场的其它高精度设备进行跟踪测量统一目标，并以此为真值，与光电经纬仪获得的参数在同一坐标系下进行对比，从而标定出其跟踪精度和动态测角精度。可见，外场检测方法受到时间、场地、天气、运输等因素的限制，要消耗大量人力、物力，且实验周期长，组织协调困难，而且校飞目标很难达到设备设计的指标速度和加速度检测要求，所以外场检测方法有很多局限性和弊端。另外用靶场其它测量设备进行对比测量还存在多种误差源，很难给出高精度的真值，使得被检测光电经纬仪无法与其进行精度对比。
室内检测方法是指在实验室内用精度动态靶标模拟空间运动目标及其运动规律，对光电经纬仪跟踪性能和测角精度进行检测。可见室内检测方法可以在实验室内及时发现和解决光电经纬仪存在的技术问题，保证外场检测和应用中不会出现技术问题。如今，对光电经纬仪的总体性能，尤其是对其跟踪精度和测角精度指标的要求越来越高，所以用于检测光电经纬仪精度的动态测角误差精度也受到了高度的重视。
2、光电经纬仪发展情况简述
因为经纬仪的研究情况、技术指标和生产能力是一个国家在光学仪器领域和靶场光测设备领域中水平高低的重要衡量标准，所以存在相关技术封锁，尤其是有关检测方法的相关资料极少透露。
随着科技进步和靶场建设的需要，20世纪80年代研制的电影经纬仪开始加装可见光电视和红外电视系统，经纬仪从单一的对飞行目标跟踪、弹道测量，到现在对靶场各类飞行目标的目标特性、姿态、拦截、子母弹炸点解爆、子弹散落特性等性能的测量。近几年以来，由于可见光电视、红外电视图像可实时传输、实时提取目标脱靶量等优点，逐渐取代电影胶片成为光电经纬仪主光学系统的成像器件。
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所从1958年开始研制我国第一台150光学跟踪测量设备，到160、179、331、260、662等电影经纬仪以来，在电影经纬仪的研制生产中逐步建立了自己的静、动态检测方法。电影经纬仪检测架如图1.
随着科技进步和靶场建设的需要，20世纪80年代研制的电影经纬仪开始加装可见光电视和红外电视系统，到现在电视、红外已完全取代电影胶片作为图像测量和记录系统，经纬仪从单一的对飞行目标跟踪、初始段和载入段弹道测量，到现在对靶场各类飞行目标的目标特性、姿态、拦截、子母弹炸点解爆、子弹散落特性等性能的有效装置—旋转靶标，解决了光电经纬仪动态跟踪和捕获性能的室内检测问题，已经在同行和军方使用部门得到推广应用。利用该靶标已经检测了多种型号的光电经纬仪，直到现在还在检测跟踪性能方面继续发挥其作用。
3、电视、红外动态测角误差检测
随着摄影胶片被可视光电传感器件所取代，而用传统摄影动态误差检测方法，由于胶片与可视光电传感器件的曝光特性的不同，无法满足光电经纬仪在工作速度和工作加速度的条件下动态测角误差的检测。随着可编程动态靶标的研制成功可实现对电视、红外动态测角总误差的检测，可编程动态靶标与光电经纬仪空间关系图2。
用高精度测角仪标定出可编程动态靶标锥角b、半锥角a，根据球面三角定理，可编程动态靶标相对于光电经纬仪的方位角A、俯仰角E都随θ角的变化按公式改变：可得方位角A、俯仰角E值。
由此可得可编程动态靶标理论方位角A、俯仰角E值为：
可编程动态靶标和光电经纬仪数据采样同步，在相同的数据采样时刻能提供一个准确的空间角度值，可以为光电经纬仪提供理论真值。光电经纬仪电视、红外测量系统在以工作速度或工作加速度自动跟踪可编程动态靶标目标状态下，调整靶标转速满足电视、红外测量系统在65°高角时工作角速度和工作角加速度的要求。由计算机记录可编程动态靶标的绝对时间Ti、编码器角度值，并依据公式（3）、（4）计算出可编程动态靶标相对光电经纬仪在T时刻的方位角Ai和高低角Ei位置信息；电视、红外测量系统对测量的目标进行实时数据记录（绝对时间Ti、方位编码器A、高低编码器E、方位脱靶量ΔAi、高低脱靶量ΔEi），选取在65°高角时的一个正弦的测量周期，计算出电视、红外测量系统的测量合成脱靶量ΔAi′、ΔEi′：
同理可对记录的电视、红外视频图像进行视频判读，得到视频伴读的方位脱靶量ΔAi、高低脱靶量ΔEi，计算出电视、红外测量系统事后动态测角误差。
4、结束语
以上是在GD-280、GJ1208等光电经纬仪电视、红外动态精度检测实际应用效果良好，通过编程控制靶标转动，可以实现对主光学系统和不加分光器偏离经纬仪3轴旋转中心的电视、红外动态测角誤差的检测。开展关键检测技术研究，用于光电经纬仪可见电视、红外电视室内动态测角误差检测，通过对动态测量误差室内性能评价，可作为准确的设计与研制适合靶场试验要求的光电经纬仪提供科学的实验数据，为光电经纬仪靶场弹道测量工作的可靠性做出较真实的评估。
参考文献：
[1] 何照才、胡保安. 光学测量系统. 北京：国防工业出版社，2002.
[2] 王家骐. 光学仪器总体设计.长春：中国科学院长春光学精密机械研究所 ，1998.
[3] 毛英泰. 误差理论与精度分析.北京：国防工业出版社，1982.
[关键词]动态测角误差、可编程动态靶标、光电经纬仪
中图分类号：TH761.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0354-01
1、概述
检测光电经纬仪跟踪性能、动态精度和测角精度等技术指标的方法分为外场和室内两种检测方法。外场检测是将经纬仪运到靶场，在靶场测控网跟踪飞机、拍星等。获得飞行轨迹参数，同时用靶场的其它高精度设备进行跟踪测量统一目标，并以此为真值，与光电经纬仪获得的参数在同一坐标系下进行对比，从而标定出其跟踪精度和动态测角精度。可见，外场检测方法受到时间、场地、天气、运输等因素的限制，要消耗大量人力、物力，且实验周期长，组织协调困难，而且校飞目标很难达到设备设计的指标速度和加速度检测要求，所以外场检测方法有很多局限性和弊端。另外用靶场其它测量设备进行对比测量还存在多种误差源，很难给出高精度的真值，使得被检测光电经纬仪无法与其进行精度对比。
室内检测方法是指在实验室内用精度动态靶标模拟空间运动目标及其运动规律，对光电经纬仪跟踪性能和测角精度进行检测。可见室内检测方法可以在实验室内及时发现和解决光电经纬仪存在的技术问题，保证外场检测和应用中不会出现技术问题。如今，对光电经纬仪的总体性能，尤其是对其跟踪精度和测角精度指标的要求越来越高，所以用于检测光电经纬仪精度的动态测角误差精度也受到了高度的重视。
2、光电经纬仪发展情况简述
因为经纬仪的研究情况、技术指标和生产能力是一个国家在光学仪器领域和靶场光测设备领域中水平高低的重要衡量标准，所以存在相关技术封锁，尤其是有关检测方法的相关资料极少透露。
随着科技进步和靶场建设的需要，20世纪80年代研制的电影经纬仪开始加装可见光电视和红外电视系统，经纬仪从单一的对飞行目标跟踪、弹道测量，到现在对靶场各类飞行目标的目标特性、姿态、拦截、子母弹炸点解爆、子弹散落特性等性能的测量。近几年以来，由于可见光电视、红外电视图像可实时传输、实时提取目标脱靶量等优点，逐渐取代电影胶片成为光电经纬仪主光学系统的成像器件。
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所从1958年开始研制我国第一台150光学跟踪测量设备，到160、179、331、260、662等电影经纬仪以来，在电影经纬仪的研制生产中逐步建立了自己的静、动态检测方法。电影经纬仪检测架如图1.
随着科技进步和靶场建设的需要，20世纪80年代研制的电影经纬仪开始加装可见光电视和红外电视系统，到现在电视、红外已完全取代电影胶片作为图像测量和记录系统，经纬仪从单一的对飞行目标跟踪、初始段和载入段弹道测量，到现在对靶场各类飞行目标的目标特性、姿态、拦截、子母弹炸点解爆、子弹散落特性等性能的有效装置—旋转靶标，解决了光电经纬仪动态跟踪和捕获性能的室内检测问题，已经在同行和军方使用部门得到推广应用。利用该靶标已经检测了多种型号的光电经纬仪，直到现在还在检测跟踪性能方面继续发挥其作用。
3、电视、红外动态测角误差检测
随着摄影胶片被可视光电传感器件所取代，而用传统摄影动态误差检测方法，由于胶片与可视光电传感器件的曝光特性的不同，无法满足光电经纬仪在工作速度和工作加速度的条件下动态测角误差的检测。随着可编程动态靶标的研制成功可实现对电视、红外动态测角总误差的检测，可编程动态靶标与光电经纬仪空间关系图2。
用高精度测角仪标定出可编程动态靶标锥角b、半锥角a，根据球面三角定理，可编程动态靶标相对于光电经纬仪的方位角A、俯仰角E都随θ角的变化按公式改变：可得方位角A、俯仰角E值。
由此可得可编程动态靶标理论方位角A、俯仰角E值为：
可编程动态靶标和光电经纬仪数据采样同步，在相同的数据采样时刻能提供一个准确的空间角度值，可以为光电经纬仪提供理论真值。光电经纬仪电视、红外测量系统在以工作速度或工作加速度自动跟踪可编程动态靶标目标状态下，调整靶标转速满足电视、红外测量系统在65°高角时工作角速度和工作角加速度的要求。由计算机记录可编程动态靶标的绝对时间Ti、编码器角度值，并依据公式（3）、（4）计算出可编程动态靶标相对光电经纬仪在T时刻的方位角Ai和高低角Ei位置信息；电视、红外测量系统对测量的目标进行实时数据记录（绝对时间Ti、方位编码器A、高低编码器E、方位脱靶量ΔAi、高低脱靶量ΔEi），选取在65°高角时的一个正弦的测量周期，计算出电视、红外测量系统的测量合成脱靶量ΔAi′、ΔEi′：
同理可对记录的电视、红外视频图像进行视频判读，得到视频伴读的方位脱靶量ΔAi、高低脱靶量ΔEi，计算出电视、红外测量系统事后动态测角误差。
4、结束语
以上是在GD-280、GJ1208等光电经纬仪电视、红外动态精度检测实际应用效果良好，通过编程控制靶标转动，可以实现对主光学系统和不加分光器偏离经纬仪3轴旋转中心的电视、红外动态测角誤差的检测。开展关键检测技术研究，用于光电经纬仪可见电视、红外电视室内动态测角误差检测，通过对动态测量误差室内性能评价，可作为准确的设计与研制适合靶场试验要求的光电经纬仪提供科学的实验数据，为光电经纬仪靶场弹道测量工作的可靠性做出较真实的评估。
参考文献：
[1] 何照才、胡保安. 光学测量系统. 北京：国防工业出版社，2002.
[2] 王家骐. 光学仪器总体设计.长春：中国科学院长春光学精密机械研究所 ，1998.
[3] 毛英泰. 误差理论与精度分析.北京：国防工业出版社，1982.