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利用动态靶标装置的光电经纬仪跟踪性能评价研究

张宁  
【摘要】: 跟踪性能是影响光电经纬仪性能的关键技术指标之一,因此在光电经纬仪的研制、调试、使用过程中需要对光电经纬仪跟踪性能进行评价。跟踪性能评价是整个光电经纬仪室内检测过程的一个重要环节,但是现有的评价手段已经与光电经纬仪的发展不相适应。论文提出了利用光学动态靶标装置研究新的光电经纬仪跟踪性能评价方法。论文主要研究利用动态靶标装置实现跟踪性能的等效正弦法评价以及评价方法的合理性。 介绍了动态靶标的主要构成以及与光电经纬仪的空间位置关系,用仿真软件建立了动态靶标模拟目标和光电经纬仪的数学模型。在此基础上分析动态靶标目标运动规律影响跟踪性能评价的原因。 提出了两种跟踪性能评价的方法。一种是利用系统辨识法建立光电经纬仪跟踪误差等效模型,根据被检设备指标设计等效正弦信号并输入到所建模型中得到等效的跟踪误差完成跟踪性能评价的方法。另一种方法是将动态靶标看作由基频谐波信号和整数倍基频高次谐波信号的加权和组成的谐波源,利用动态靶标产生与上述等效正弦信号同频率的谐波信号完成光电经纬仪跟踪误差系统幅频特性函数值在该频率点的测试,把等效正弦的幅值和测得的函数值乘积作为跟踪等效正弦信号的跟踪误差最大值,从而完成跟踪性能评价。 系统辨识采用了最小二乘辨识和神经网络辨识两种方法。介绍了跟踪误差等效模型的辨识原理以及根据光电经纬仪检测指标来设计等效正弦信号的方法。根据系统辨识要求,提出了动态靶标连续调频运动模型。 分析了LFM信号、动态靶标连续调频信号以及相应的光电经纬仪跟踪误差输出的时频特性。根据时频分析的需要,介绍了建立解析信号的方法。然后探讨了测试光电经纬仪跟踪误差系统幅频特性曲线的意义、路线和目前测试方法的缺陷。 利用仿真模型和不同型号的光电经纬仪进行实验,验证了提出的评价方案,证明了利用动态靶标装置可以实现光电经纬仪跟踪性能的等效正弦法评价,等效正弦评价方法一定程度上如实反映了设备的真实性能。


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