一种光电经纬仪船摇隔离度检测方法技术

本发明专利技术涉及光电经纬仪测试技术领域，具体提供了一种光电经纬仪船摇隔离度检测方法，包括步骤S1：跟踪合作目标，具体为：配备无人机并将合作目标固定在无人机上，将光电经纬仪和局部基准固定在船体上，操作无人机飞离船体，计算无人机在光电经纬仪极坐标系下的位置，将所计算的位置值作为引导值将合作目标引导至视场中心并使合作目标在视场中成像，对测量船进行生摇，对船摇隔离度数据进行记录；还包括步骤S2：进行船摇隔离度检测。本发明专利技术中的检测方法可避免恶劣天气等不良环境因素对船摇隔离度检测的影响，可对光电经纬仪中非可见光波段的探测器回路的自跟踪船摇隔离度进行检测，具有较强的适用性和通用性。有较强的适用性和通用性。有较强的适用性和通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种光电经纬仪船摇隔离度检测方法


[0001]本专利技术涉及光电经纬仪测试
，尤其涉及一种光电经纬仪船摇隔离度检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着海上测量技术的发展和各种武器设备的试验需求，对大型船载进行测控的需求越来越多，光电经纬仪测试作为船载测控中的一种重要方式，可通过光学方法对视场内的目标进行极坐标系下的角度测量与观测，当经纬仪被放置在船上时，可获得目标在经纬仪甲板系下的测量角度值，通过利用惯导设备产生的船姿船位信息，如船体航向、横摇、纵摇和经纬仪所在位置的经度、纬度、高程等，对甲板系下角度进行修正，即可得到目标在经纬仪大地系下的测量角度。在通过光电经纬仪进行测试时：1、当目标保持位置不变时：如果船位不发生任何变化，则目标在经纬仪大地系极坐标系下的位置保持不变；如果同时船姿不发生任何变化，则目标在经纬仪甲板系极坐标系下的位置保持不变，即目标在经纬仪视场中的成像位置不变。
[0003]2、当目标位置或船位发生变化时：船姿不发生变化时，经纬仪可根据目标的实时位置计算出其相对船位的位置，进而转化为目标在经纬仪甲板坐标系下的位置，从而将目标通过数引方式引入视场并进行数引跟踪。
[0004]基于上述两种情况，只要船姿不发生变化，即可使目标在经纬仪视场中稳定成像；而当船姿发生变化时，如果不对目标引导位置进行船摇隔离修正，则目标在经纬仪视场中的位置会因为船姿的变化而在视场中出现相应的晃动，并且随着船姿变化的幅度和角度不同出现不同的晃动规律，当船姿变化幅度较大时，目标将不在经纬仪视场中成像。r/>[0005]因此，为了使目标在视场中稳定成像，需在对目标进行位置变化引导的同时加入船摇隔离度的修正；在相同摆幅和船姿变化角度的情况下，目标在同一经纬仪、同一探测器和相同光学参数下，在视场中成像位置晃动越小，船摇隔离度越高。
[0006]目前，传统的船摇隔离度修正方案通常采用恒星作为目标或在各个位置架设合作目标，采用恒星作为目标时，以恒星的赤经、赤纬、径向速度等参数和船位信息作为输入，计算恒星在经纬仪大地坐标系下的位置，再利用不断变化的船姿信息实时计算目标在经纬仪甲板坐标系下的位置，最后通过计算恒星在经纬仪视场中的晃动量，实现光电经纬仪船摇隔离度检测。传统方式在检测光电经纬仪船摇隔离度时需要对恒星或其他已知精确坐标的目标进行观测，而作为船载设备，在观测这些目标时具有多方面限制，主要体现在如下几个方面：1、在水面上难以架设符合船载光电经纬仪观测角度的合作目标，即使在岸边等特定区域架设，也难以满足在出海期间随时验证船摇隔离度的需求；2、若在靠近岸边等区域架设观测目标，难以实现在多种真实海况下检测船摇隔离度的需求；3、可选择恒星作为光电经纬仪，但在遇到大雾、多云等难以观测到恒星的不利天
气条件时，无法对恒星的甲板系位置进行稳定跟踪测量，光电经纬仪难以识别提取目标或稳定提取目标；4、恒星作为观测目标难以满足中波或短波相机等特殊光谱波段相机稳定成像的要求，且1颗恒星难以同时满足具备多波段探测能力的光电经纬仪的目标观测，选择恒星作为隔离度检测时需有针对性的选择相应波段的星体作为观测目标，使得在检测设备船摇隔离度时存在一定的限制性。
[0007]由上可知，传统方式使得船载经纬仪在外航行期间，在检测其船摇隔离度时极易受天气等各方面因素的干扰，如遇连续的恶劣海况，可能整个航次都难以进行船摇隔离度检测；因此，如何设计一种可适用于各种天气环境的光电经纬仪船摇隔离度检测方法，是当下亟需解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术为解决上述问题，提供了一种光电经纬仪船摇隔离度检测方法，可在多云、大雾等恶劣天气情况下对船载光电经纬仪船摇隔离度进行检测，可降低环境因素对光学设备检测船摇隔离度时的影响和限制，同时具备多波段目标探测能力。
[0009]为达到上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种光电经纬仪船摇隔离度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：跟踪合作目标；S11：配备光学合作目标的无人机，将合作目标固定在无人机上并打开光源；将光电经纬仪和局部基准固定于船体上；S12：操作无人机飞离船体，并操作无人机飞至与船体甲板系方位角和船体甲板系俯仰角合适的位置；S13：无人机实时向光电经纬仪发送位置坐标值，同时局部基准检测光电经纬仪的位置和姿态；S14：光电经纬仪根据局部基准所检测的光电经纬仪位置、姿态及无人机发送的无人机位置，计算无人机在光电经纬仪极坐标系下的位置；S15：光电经纬仪的伺服分系统根据步骤S14中所计算的无人机在光电经纬仪极坐标系下的位置值作为引导值将合作目标引导至视场中心；S16：对光电经纬仪的光学系统进行调节，使合作目标在视场中成像；若图像处理分系统无法稳定提取合作目标或合作目标的成像效果不佳，重复步骤S12，直到满足合作目标提取的必要条件；S17：对测量船进行生摇，同时光电经纬仪对合作目标进行跟踪，并对船摇隔离度数据进行记录；S2：进行船摇隔离度检测；S21：根据S14中得出的数据计算光电经纬仪的甲板俯仰角变化量
∆
E
j
、大地俯仰角变化量
∆
E
d
、甲板方位角变化量
∆
A
j
和大地方位角变化量
∆
A
d
；S22：根据甲板俯仰角变化量
∆
E
j
和大地俯仰角变化量
∆
E
d
计算俯仰船摇隔离度G
El
；根据甲板方位角变化量
∆
A
j
和大地方位角变化量
∆
A
d
计算方位船摇隔离度G
Al
。
[0010]优选的，步骤S14中计算无人机在光电经纬仪极坐标系下的位置，具体包括如下步
骤：S141：设光电经纬仪与局部基准之间无相对运动，将地心直角坐标系转换为甲板直角坐标系，转换公式为公式（1）：其中：H代表艏摇，R代表横摇，P代表纵摇；S142：将甲板直角坐标系转换为甲板极坐标系，具体为：通过公式（2）将合作目标位置转换到甲板极坐标系下，公式（2）为：其中，A
j
为甲板方位角理论值，E
j
为甲板俯仰角理论值；S143：将甲板极坐标系转换为测量系，具体为：通过公式（3）修正系统误差至测量系，公式（3）为：其中：g为定向差，c为照准差，h为零位差，b为水平轴误差，I为垂直轴误差，α为垂直轴倾斜角，A
c
为去除误差后的甲板方位角值，E
c
为去除误差后的甲板俯仰角值。
[0011]优选的，步骤S12中操作无人机飞至与船体甲板系方位角和船体甲板系俯仰角合适的位置，具体为：当测量俯仰角隔离度时，操作无人机飞至与船体甲板系方位角90
°±2°
或270
°±2°
，且甲板系俯仰角大于10
°
的位置。
[0012]优选的，当测量方位角隔离度时，操作无人机飞至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电经纬仪船摇隔离度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：跟踪合作目标；S11：配备光学合作目标的无人机，将合作目标固定在无人机上并打开光源；将光电经纬仪和局部基准固定于船体上；S12：操作无人机飞离船体，并操作无人机飞至与船体甲板系方位角和船体甲板系俯仰角合适的位置；S13：无人机实时向光电经纬仪发送位置坐标值，同时局部基准检测光电经纬仪的位置和姿态；S14：光电经纬仪根据局部基准所检测的光电经纬仪位置、姿态及无人机发送的无人机位置，计算无人机在光电经纬仪极坐标系下的位置；S15：光电经纬仪的伺服分系统根据步骤S14中所计算的无人机在光电经纬仪极坐标系下的位置值作为引导值将合作目标引导至视场中心；S16：对光电经纬仪的光学系统进行调节，使合作目标在视场中成像；若图像处理分系统无法稳定提取合作目标或合作目标的成像效果不佳，重复步骤S12，直到满足合作目标提取的必要条件；S17：对测量船进行生摇，同时光电经纬仪对合作目标进行跟踪，并对船摇隔离度数据进行记录；S2：进行船摇隔离度检测；S21：根据S14中得出的数据计算光电经纬仪的甲板俯仰角变化量
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、大地俯仰角变化量
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、甲板方位角变化量
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；S22：根据甲板俯仰角变化量
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；根据甲板方位角变化量
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和大地方位角变化量
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计算方位船摇隔离度G
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。2.根据权利要求1所述的光电经纬仪船摇隔离度检测方法，其特征在于，步骤S14中所述计算无人机在光电经纬仪极坐标系下的位置，具体包括如下步骤：S141：设光电经纬仪与局部基准之间无相对运动，将地心直角坐标系转换为甲板直角坐标系，转换公式为公式（1）：其中：H代表艏摇，R代表横摇，P代表纵摇；S142：将甲板直角坐标系转换为甲板极坐标系，具体为：通过公式（2）将合作目标位置转换到甲板极坐标系下，公式（2）为：其中，A
j
为甲板方位角理论值，E
j
为甲板俯仰角理论值；S143：将甲板极坐标系转换为测量系，具体为：通过公式（3）修正系统误差至测量系，公
式（3）为：其中：g为定向差，c为照准差，h为零位差，b为水平轴误差，I为垂直轴误差，α为垂直轴倾斜角，A
c
为去除误差后的甲板方位角值，E
c
为去除误差后的甲板俯仰角值。3.根据权利要求2所述的光电经纬仪船摇隔离度检测方法，其特征在于，步骤S12中所述操作无人机飞至与船体甲板系方位角和船体甲板系俯仰角合适的位置，具体为：当测量俯仰角隔离度时，操作无人机飞至与船体甲板系方位角90
°±2°
或270
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【专利技术属性】
技术研发人员：余毅，唐伯浩，蔡立华，刘海波，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：