机载光电跟踪测量的目标定位误差分析和研究

【摘要】： 本文论述了机载光电跟踪测量设备的概况、国内外在该领域上的研究状况。强调了在发展高技术武器研制过程中机载光电跟踪测量系统是不可缺少的关键测量设备。一般机载光电跟踪测量系统用来在飞机上实施对地面目标或空间目标的精确角度及位置的测量。是常规武器靶场和机载光电侦察、光电跟踪上必不可少的设备。机载光电跟踪测量设备的应用领域可分为： 机载靶场光测设备； 机载光电侦察设备；机载光电火控跟踪系统。围绕上述要求，本论文是根据我所近年来的机载光电跟踪测量等有关项目中涉及到动基座测量误差进行理论研究。重点分析和探讨机载光电跟踪测量设备的测量误差的种类、误差源、误差传递的关系，并从系统的角度出发，建立机载光电跟踪测量设备测量误差的位置方程，为开拓和研究机载光电跟踪测量设备作必要的技术准备。 机载光电跟踪测量设备通常安放在飞机上，可对空中和地面目标进行跟踪或测量。其测量定位精度的高低直接影响对目标状态参数的评估。它与一般机载火控系统相比，具有测量精度高，结构复杂，高技术含量多等特点。因此，论文采用了空间坐标变换方法分析机载光电跟踪测量设备在对目标进行测量、定位时空间坐标转换关系，推导出从中心地平坐标系到目标坐标系的变换矩阵，在此基础上首先建立机载光电跟踪测量设备的无测量误差的位置传递方程和机载光电跟踪测量设备的含有测量误差的位置传递方程，为利用蒙特卡洛法分析机载光电跟踪测量设备的测量误差奠定了理论基础。 本论文其次分析了机载光电跟踪测量设备的测量误差。由于建立机载光电跟踪测量设备的测量误差的位置传递方程是基于空间坐标变换的基础上，从中心地平坐标系到目标坐标系的变换涉及到几十个环节，而每个环节都有误差，其误差的性质和大小直接影响对目标的定位测量。建立位置传递方程的目的就是将这些误差用方程的形式统一起来，改变以往对误差的分析都是先进行单元分析，然后，进行合成的缺陷。文中对影响目标定位的所有误差环节进行了系统地归纳和分析，并给出了各个误差量的大小和误差的分布规律。为利用机载光电跟踪测量设备的测量误差的位置传递方程进行定量的分析目标定位误差奠定了基础。 采用蒙特卡洛法分析机载光电跟踪测量设备的测量误差在误差理论和误差分析上是一种创新。论文利用推导出机载光电跟踪测量设备的位置传递方程基础上所建立的适合蒙特卡洛法的误差方程是对机载光电跟踪测量设备误差分析提供新的手段和方法。文中较详细的论述了蒙特卡洛方法的基本原理、蒙特卡洛计算方法的特点及其在机载光电跟踪测量系统误差分析上的应用。并根据机载光电跟踪测量系统里所包含的各种误差分布和规律建立了参数误差的随机数计算表，为利用MATLAB程序计算误差提供了良好的条件。论文在机载光电跟踪测量系统的位置传递方程的基础上，利用MATLAB程序的特点，编写了机载光WP=5电跟踪测量系统的测量方程仿真计算程序。通过计算其结果表明：仿真程序编写正确，基本满足我所工程计算的要求。 综上所述，本论文利用坐标变换方法分析了机载光电跟踪测量设备的误差，论文的创新点：①进行了动基座上光电跟踪测量仪的误差分析；②创立了全参数（全误差因素）测量误差的传递方程；③全参数（全误差因素）测量误差传递方程的蒙特卡洛法的研究。

【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2001
【分类号】：V248