异面交会法在光电经纬仪中的应用

　　1引言

　　光电经纬仪是采用现代光电技术的大型光学测量设备，因其具有实时、高精度、动态跟踪和图像再现等优点，广泛应用于航空、航天、武器试验等科研和军事领域。光电经纬仪在实时跟踪测量目标时，只能得到目标所在的方向线，单台光电经纬仪不能实现确定目标的空间位置，通常采用两台(或多台)光电经纬仪的测量数据经过交会计算获得目标的空间坐标，进而可以得到目标的运动参数和空间姿态。本文根据光电经纬仪与被测目标的空间几何关系[1]，推导出异面交会方法。应用于光电经纬仪组成的靶场测控网络中，通过合理的布站，对目标的观测数据(方位角和俯仰角)用异面交会法得到目标的三维坐标，可以为测控网络中的同类或异类测量设备提供引导数据，增强协同作战能力，在目标的跟踪测量中很有实际意义。

　　2测量原理

　　在实际测量与跟踪空间目标时，由于受光电经纬仪结构和成像机理、测角精度、时间同步、跟踪目标部位差异及工作环境(诸如所处的地理位t、与太阳的夹角、大气折射)等方面的影响，两个测f分站观测同一目标时其主光轴并不相交，呈现为异面关系。如图1所示，两经纬仪测量目标时，其光轴为O1 M1和O2MZ2,取其公垂线M1 M2，并在其公垂线上取定一点M(X,Y, Z)，作为目标真实位置的一个估计。

　　在图1的O-XYZ直角坐标系中，光电经纬仪i(i=1,2)位于Oi( Xoi, Yoi , Zoi)，设测角精度为Pi=δAi2,δAi=δEi，令ρ=P1/(P1+P2)。当其观测空间同一目标时，主光轴指示角度为(Aoi , Eo)，脱靶量ρ为(xi,Yi)，则目标所在的真实角度为(Ai, Ei)，即:

　　OiMi的方向向量为(cosAi , tgEi, sinAi)，则其方程为:

　　3实际应用

　　在靶场的实弹射击试验中，为提高数据的收集率和可信度、增强系统的容错能力，将4台光电经纬仪与雷达借助微波/光纤组网协同测量，综合考虑上述测量设备各自的测量精度、测量范围及试验安全等诸多因素，结合靶场的实际情况，通过合理的布站，完成目标的跟踪测量任务.由图2可知，整个测量网络的核心是数据处理中心，而所有的工作均由计算机控制软件完成.软件的编写是整个测量过程中技术复杂、科技含且高、难度大的环节之一。

为保证圆满完成测试任务，必须编写大量的处理计算软件，还必须对全部的计算机软件进行调试和验证。针对数据处理的需要，数据处理中心的软件是在Windows操作系统下采用可视化程度高的Visual C++语言编写，数据处理流程如图3所示。在跟踪炮弹飞行的试验中，由于受观测条件、观测技术及测量时的布站方案等的影响和限制，各个测量设备独立同步地测量和跟踪炮弹，所能获得的观测数据往往是有限的。在某次试验中，炮弹出膛后，只有两台光电经纬仪在捕获目标后实现稳定跟踪，而其他测量设备因为多方面因素未能捕获目标。根据试验时的实际情况，结合两台光电经纬仪的实时测量数据，用异面交会法计算得出如图4所示的炮弹飞行过程中的时间历程曲线。