高速光电经纬仪变焦测量的测角精度分析

　　0　引言

　　光电经纬仪是靶场应用最广泛的一种跟踪测量设备，光电测量系统是用光学成像原理采集飞行目标信息，经处理得到所需的弹道参数与目标特性参数，并对获取的初始段飞行姿态进行实时监视、摄像和实况记录的专用测量系统，是导弹航天测量控制系统的重要组成部分，是测量导弹、卫星等空间飞行目标的外弹道参数的重要手段。同时也可以为各级指挥决策者提供直观、实时的发射景象和起始段的运行情况，以便迅速作出各种判断和决策，如图1所示。

　　随着光学、电子学、天文学、自动控制技术、精密机械技术、计算机技术及红外、电视、激光等现代光电子技术的发展和成熟，光电经纬仪已经实现了实时高精度弹道输出、电视加权融合跟踪、超大光照方位电子快门调光、人机结合高倍变焦单镜头跟踪测量、高速大容量的数据存储等，使得测量时段仅与硬盘容量有关。可实现高速记录导弹点火、起飞、离架、程序转弯、级间分离以及遭遇时的实况。本文所提到的高速光电经纬仪的系统总测量精度由诸多因素决定，是一个复杂的函数关系，可以按照典型经纬仪的精度分析方法进行分析。所不同的是这种高速光电经纬仪的光学测量系统采用了连续变焦镜头。在研制和标定变焦镜头时，对其两种误差量给予了较严格的控制，并在事后处理时通过软件对视轴晃动误差(其中的系统量)进行了修正，通过外场试验的检验，设备的各项指标都能满足要求。而且也利用设备特有的同步变焦技术实现了火箭等视场高度和尾罩分离等多项指标的特别测量。可稳定地跟踪近似静止的图像和级间分离时高速图像的实况。

　　设备的精度是通过对设备中各误差环节所产生的误差分量进行合成表现出来的。它体现在对系统测角精度的影响，只有详细地分析各环节的误差大小、分布以及对总误差的贡献，才可能有的放矢地采取措拖，提高系统的精度，满足设计要求。该设备采用了连续变焦镜头系统，提高了脱靶量测量精度成像的稳定性，解决了近场飞行目标光学测量存在的成像随目标距离变化太大和适应能力太差的问题。但变焦镜头增加了焦距实时输出误差和视轴晃动误差，两种误差均对判读测量精度和零向测量精度有影响。

　　1　理论分析

　　1.1　测角精度的分类

　　测角精度是指光电经纬仪测量目标的方位角、俯仰角测量值与真值的偏离程度。[1]一般用均方根误差来表示，单位是角秒。测角总精度的来源可以规划为表1所列的几类.

　　其中静态测角精度(静态误差)是经纬仪在静止状态时角度测量值与真值的偏离程度。动态测角精度(动态误差)则是在运动状态时的角度测量值与真值的偏离程度。零向误差指设备对方位标的定向测量误差，由于方位标一般安放在E接近为零的位置，所以，对于方位零向误差实际上就是设备对E≈0目标的测量误差[2]。