光电经纬仪测量误差的实时修正

　　1　引　言

　　光电经纬仪是应用光学成像原理采集目标信息并获取实况图像资料的光测设备,主要应用于导弹、运载火箭、航天飞船的动力段和弹头的再入段精密弹道测量,空间目标探测以及无线电外测设备的精度鉴定。随着科技的进步和我军现代化进程的发展,对光电经纬仪的精度要求也越来越高。光学结构和机械结构加工上的偏差,工程材料的性能变化,环境因素的影响都会降低设备的使用精度,使测量结果达不到高精度的要求。通过数据处理进行误差修正,是提高设备精度的主要方法之一。传统的电影经纬仪,需要对摄影胶片冲洗获取脱靶量信息,因此通常采用事后数据处理的手段,而目前使用的光电经纬仪大量应用了数字CCD技术,可以同步输出脱靶量信息,为实时数据处理提供了条件。本文使用了星体角度法分离光电经纬仪的单项测量误差,并用分离出的数据对某型号光电经纬仪的测量数据进行误差修正,通过对人造卫星的跟踪测量验证了该修正方法对提高光电经纬仪测量精度的有效性和稳定性。

　　2　修正理论与方法研究

　　光电经纬仪的观测数据与其真值之间总存在偏差,这个偏差称为测量误差。按照误差特性来分可以分为随机误差,系统误差和异常值。随机误差是在一定观测条件下进行多次重复测量或者在时间序列上测量时,存在的一种无规律和不可预测的误差,所以随机误差无法消除,但是它又服从一定的统计特性,可以设法减弱它对测量结果的影响。系统误差是测量数据中保持不变或者按一定规律变化的误差。由于系统误差具有一定的变化规律,数据处理中可以预先修正。修正后的系统误差残差仍占一定的比例,还需要应用统计估计的方法对系统误差的残差进一步估计和校准。比真值明显偏大或偏小,偏差量严重超过精度范围的观测数值称为异常值。异常值是明显不合理的且对观测结果产生不利影响的数据,可以利用数学方法来判别,剔除和替代它。

　　光电经纬仪的系统误差主要包括:定向差(g)、照准差(c)、零位差(h)、水平差(b)、垂直轴倾斜误差(I)、垂直倾角(αH)、主镜下沉量(d)以及大气折光量的影响(ΔP)。

　　这些系统误差的修正公式如下:

　　其中A,E为测量值,A*,E*为设备编码器读数,Δa,Δe为脱靶量。

　　大气折光量　气压P0(Pa),温度T0(K)

　　经纬仪在运输过程中系统误差通常会发生一定程度的改变,每到一个新的观测位置要进行编码器方位零位与俯仰零位的重新校对,相对应的定向差和零位差也会改变,而经纬仪的使用环境通常不存在常规的检测系统误差设备,如检测架,平行光管等,所以只能依靠星体角度法分离各项测量误差。