[发明专利]靶场光学测量设备姿态测量精度的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于靶场光学测量技术领域，具体涉及一种靶场光学测量设备姿态测量精度的测量方法，尤其涉及一种对光电经纬仪等姿态测量设备姿态测量精度的室内测量方法。 

背景技术

随着现代武器装备不断向高精度、高机动性和高智能化方向发展，不仅要求靶场光测设备在性能上具有高精度、高分辨力、高可靠性和强实时性，而且要求在功能上突破传统的目标“质点化”的测量模式，将目标作为一个具有空间三维几何结构的“立体化”目标进行处理，拓展为对目标空间三维参数测量，如导弹的起飞，飞行过程中的俯仰、偏航、滚动，导弹的再入，火箭的飘移、级间分离、助推器脱落，飞机发射导弹时导弹脱钩姿态，末端制导炮弹开仓点姿态，激光制导炸弹导引头与弹体夹角等测量。测量和记录每一时刻目标的飞行轨迹和三维姿态信息，可以判断目标入轨或攻击的准确性，为各种型号设计和改进提供依据。国内多位学者就目标三维姿态测量方法进行了研究，于起峰等人在《国防科技大学学报》2000,22(2)，p15-19上发表了“用光测图像确定空间目标俯仰角和偏航角的中轴线法”，该文提出了一种用电影经纬仪等光测设备获得的图像确定火箭等空间轴对称目标的俯仰角和偏航角的新方法。于起峰等人在《光学技术》2002,28(1)，p77-82上发表了“从单站光测图像确定空间目标三维姿态”，该文充分利用空间目标的几何先验知识，提出了一种从单站经纬仪等光测设备获得的图像确定火箭等空间目标三维姿态的方法。彭晓东等人在《光子学报》2007,36(3)，p568-573上发表了“惯量椭圆法在单站光测目标三维姿态测量中的应用”，提出了一种通过对图像中分割出来的目标图像，计算其惯量椭圆，并根据该惯量椭圆推算出目标的空间姿态角的方法。上述文献的研究内容可总结为：如何利用光电经纬仪等靶场光学测量设备获得导弹、火箭等空间飞行目标的姿态。 

目前，光电经纬仪等靶场光学测量设备的姿态测量精度鉴定通常在靶场进行，光电经纬仪等被鉴定姿态测量设备和其它高精度姿态测量设备对同一个目标进行同步测量，光电经纬仪的测量结果与高精度姿态测量设备的测量结果之差即为其姿态测量误差。但是，光电经纬仪等姿态测量设备出厂前需要对各性能指标进行测试，各项指标均满足技术要求才能出厂。如何在实验室内准确的评价光电经纬仪等姿态测量设备的姿态测量精度是否合格，就成为摆在光学测量设备研制及测试人员面前的难题。而对现有的文献进行检索发现，李霞等人在《光子学报》2007,36(7),p1360-1363上发表了“高速电视姿态测量设备室内目标姿态模拟与标定测量”，提出了一种使用检测架、平行光管以及图形板（刻有不同角度的目标刻线和十字丝）室内模拟无穷远目标姿态，用高准确度经纬仪对模拟的无穷远目标姿态进行标定、测量结果与采用高速电视姿态测量设备对室内模拟目标的测量结果比较，从而确定高速电视测量系统姿态角的测试准确度。基于中轴线法，用多个测量站交会测量目标姿态的方法中，影响姿态测量精度的关键因素有两个：（1）目标中轴线的斜率；（2）目标中轴线的截距。然而，该方法只能鉴定姿态测量设备获得的目标像的斜率误差，不能鉴定姿态测量设备获得的目标像的截距误差；其次，该方法对模拟的无穷远目标姿态进行标定的数学模型是在平面坐标系下推导出来的，模型不够精确；（3）经反复验证发现该方法对模拟目标姿态的标定误差较大，远低于该文献给出的标定精度。因此，研究光学姿态测量设备室内姿态精度的测试方法，可以为靶场光测设备的设计和改进提供数据依据，对靶场光测设备的性能改进及发射场测控系统的发展具有重要意义。 

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种在姿态测量设备出厂前在实验室内完成其姿态测量精度的鉴定工作，从而可以为靶场光测设备的设计和改进提供数据依据，保证设备的姿态测量精度满足任务要求的靶场光学测量设备姿态测量精度的测量方法。 

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种靶场光学测量设备姿态测量精度的测量方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤： 

1）根据需要被测姿态测量设备确定模拟目标； 

2）根据模拟目标选用姿态板； 

3）将姿态板安装在平行光管上，并使姿态板位于平行光管焦平面处； 

4）将平行光管固定在可倾斜桁架上； 

5）采用高精度经纬仪或全站型电子速测仪对姿态板中心点进行测量，同时记录姿态板中心点的方位俯仰角（A₀,E₀）；