一种望远镜系统中多图像探测器的同轴度校标方法技术方案

本发明专利技术公开了一种望远镜系统中多图像探测器的同轴度校标方法，在望远镜的任意方位提供一个可成像的点目标，根据点目标成像在图像探测器的位置，结合该图像探测器与主望远镜的几何安装位置，提出一种基于解多个方程组的方法校正望远镜同轴度，并对所求的多组同轴度校正量求取均值以减小误差，从而实现对有多个图像探测器的望远镜同轴度的精确校正。经本发明专利技术方法校正后的图像探测器即使安装位置发生改变也无需重新标校，本发明专利技术方法所需条件限制少、适应性强、精度高、校正速度快。校正速度快。校正速度快。

【技术实现步骤摘要】
一种望远镜系统中多图像探测器的同轴度校标方法


[0001]本专利技术属于例如望远镜，经纬仪精密跟踪系统中捕获跟踪控制
，具体涉及一种望远镜系统中多图像探测器的同轴度校标方法。

技术介绍

[0002]大口径望远镜系统可以实现对目标的捕获，跟踪，被广泛的应用于天文观测，光通信，测绘测量等领域。为了提高望远镜系统对目标的探测能力，一个或者多个图像探测器被安装在望远镜的不同位置上。这样的安装方式导致图像探测器与主望远镜视轴存在同轴度误差，同轴度误差会导致图像探测器视场与主望远镜视场不匹配，降低望远镜系统对目标的探测与捕获能力。
[0003]目前图像探测器的同轴度校正方法是：根据不同距离目标在图像探测器中的位置，拟合同轴度误差与距离的关系，具体步骤是：在目标距离为R1米时，记录目标在图像中的同轴度误差(Δλ1,Δη1)，在目标距离为R2米时，记录目标在图像中的同轴度误差(Δλ2,Δη2)，并重复此过程，得到目标距离与同轴度误差的线性关系。这种方法对目标点的数量、图像探测器的安装误差有严格要求，但是在实际工程应用中无法提供如此多数量的目标用于同轴度误差校正，加上直线拟合的方法缺少理论与数学支撑，图像探测器更换安装位置后需要重新标定，导致这种方法的校正精度不高，校正过程繁琐。
[0004]随着在捕获跟踪领域的技术发展，对目标跟踪的精度要求日益苛刻，进一步的对同轴度校正的精度提出了更高的要求；同时，对于大口径望远镜系统，特别是试验期间的经纬仪系统，可能经常需要在实验外场标校探测系统的同轴度误差，因此需要一种适应能力强，对环境和辅助条件要求低的同轴度误差标校方法。现有的方法在精度和适应性两方面都难以满足要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种望远镜系统中多图像探测器的同轴度校标方法，该方法可以实现对有多图像探测器同轴度误差的精确校正，而且只需要一个点目标即可完成同轴度误差校正。在图像探测器物理安装位置与主望远镜视轴几何关系已知的条件下提供一套简单的标定方式，为望远镜系统中同轴度校标提供理论和数学支撑，标定计算完成后，将同轴度误差存入表格，下次使用时查表即可。本方法适应性强，实施性强。
[0006]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：一种望远镜系统中多图像探测器的同轴度校标方法，实现步骤如下：
[0007]步骤(1)、在望远镜仪器1的任意方向提供可成像的第一点目标5，或者如果条件允许可以提供不同距离的，多个点目标：第一点目标5、第二点目标6、第三点目标7
…
第n点目标n，望远镜仪器1上方有j个图像探测器，望远镜仪器1下方有i
‑
j个图像探测器，除主图像探测器2外，共i个图像探测器，包括1号图像探测器3；
[0008]步骤(2)、将第一点目标5对准主图像探测器2和1号图像探测器3，使第一点目标5在主图像探测器2和1号图像探测器3中成像清晰，记录一段时间第一点目标5在主图像探测器2中的角位置平均值(x,y)，尽量使(x,y)在主图像探测器2的视场中心。第一点目标5在1号图像探测器3中的角位置平均值(θ1,γ1)，望远镜仪器1的编码器角位置平均值(a1,e1)，斜程距离信息r1米；斜程距离信息可以通过测距机4获得，其中x代表第一点目标5在主图像探测器2中X轴方向的角位置，y代表第一点目标5在主图像探测器2中Y轴方向的角位置，a1代表第一点目标5在主图像探测器2中X轴角位置为x时望远镜仪器1方位轴编码器的角位置，e1代表第一点目标5在主图像探测器2中Y轴角位置为y时望远镜仪器1俯仰轴编码器的角位置，θ1代表第一点目标5在主图像探测器2中X轴角位置为x时，1号图像探测器3中X轴方向的角位置，γ1代表第一点目标5在主图像探测器2中Y轴角位置为y时，1号图像探测器3中Y轴方向的角位置；
[0009]步骤(3)、如果有多个不同距离的点目标则保持望远镜仪器1固定，移动第一点目标5到第二点目标6，移动距离可以通过望远镜仪器1上的测距机4获得；使第二点目标6在主图像探测器2中的角位置与第一点目标5在主图像探测器2中的角位置一致。记录一段时间第二目标点在主图像探测器2中的平均角位置(x,y)，第二点目标6在1号图像探测器3中的角位置平均值(θ2,γ2)，望远镜仪器1的编码器角位置平均值(a2,e2)和斜程距离信息r2米，其中a2代表第二点目标6在主图像探测器2中X轴角位置为x时，望远镜仪器1方位轴编码器的角位置，e2代表第二点目标6在主图像探测器2中Y轴角位置为y时，望远镜仪器1俯仰轴编码器的角位置，θ2代表第二点目标6在主图像探测器2中X轴角位置为x时，1号图像探测器3中X轴方向的角位置，γ2代表第二点目标6在主图像探测器2中Y轴角位置为y时，1号图像探测器3中Y轴方向的角位置；
[0010]步骤(4)、保持望远镜仪器1固定，移动第二点目标6到第三点目标7，使第三点目标7在主图像探测器2中的角位置与第一点目标5在主图像探测器2中的角位置一致。记录一段时间第三目标点在主图像探测器2中的角位置平均值(x,y)，第三点目标在1号图像探测器3中的角位置平均值(θ3,γ3)，望远镜仪器1的编码器角位置平均值(a3,e3)和斜程距离信息r3米，其中a3代表第三点目标7在主图像探测器2中X轴角位置为x时，望远镜仪器1方位轴编码器的角位置，e3代表第三点目标7在主图像探测器2中Y轴角位置为y时，望远镜仪器1俯仰轴编码器的角位置，θ3代表第三点目标7在主图像探测器2中X轴角位置为x时，1号图像探测器3中X轴方向的角位置，γ3代表第三点目标7在主图像探测器2中Y轴角位置为y时，1号图像探测器3中Y轴方向的角位置。依次移动第三个目标点到第四个目标点，第四个目标点到第五个目标点
…
第n
‑
1个目标点到第n个目标点，每次移动后都记录步骤(2)中所描述的目标在主图像探测器2中的角位置平均值，目标在1号图像探测器3中的角位置平均值，望远镜仪器1的编码器角位置平均值和斜程距离信息；
[0011]步骤(5)、保持望远镜仪器1固定，移动第n
‑
1点目标到第n点目标n，使第n点目标n在主图像探测器2中的角位置与第一点目标5在主图像探测器2中的角位置一致。记录一段时间第n点目标在主图像探测器2中的角位置平均值(x,y)，第n点目标在1号图像探测器3中的角位置平均值(θ
n
,γ
n
)，望远镜仪器1的编码器角位置平均值(a
n
,e
n
)和斜程距离信息r
n
米，其中a
n
代表第n点目标n在主图像探测器2中X轴角位置为x
n
时，望远镜仪器1方位轴编码器的角位置，e
n
代表第n点目标n在主图像探测器2中Y轴角位置为y
n
时，望远镜仪器1俯仰轴
编码器的角位置，θ
n
代表第n点目标n在主图像探测器2中X轴角位置为x时，1号图像探测器3中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种望远镜系统中多图像探测器的同轴度校标方法，其特征在于：实现步骤如下：步骤(1)、在望远镜仪器(1)的任意方向提供可成像的第一点目标(5)，或者如果条件允许可以提供不同距离的，多个点目标：第一点目标(5)、第二点目标(6)、第三点目标(7)
…
第n点目标(n)，望远镜仪器(1)上方有j个图像探测器，望远镜仪器(1)下方有i
‑
j个图像探测器，除主图像探测器(2)外，共i个图像探测器，包括1号图像探测器(3)；步骤(2)、将第一点目标(5)对准主图像探测器(2)和1号图像探测器(3)，使第一点目标(5)在主图像探测器(2)和1号图像探测器(3)中成像清晰，记录一段时间第一点目标(5)在主图像探测器(2)中的角位置平均值(x,y)，尽量使(x,y)在主图像探测器(2)的视场中心，第一点目标在1号图像探测器(3)中的角位置平均值(θ1,γ1)，望远镜仪器(1)的编码器角位置平均值(a1,e1)，斜程距离信息r1米；斜程距离信息可以通过测距机(4)获得，其中x代表第一点目标(5)在主图像探测器(2)中X轴方向的角位置，y代表第一点目标(5)在主图像探测器(2)中Y轴方向的角位置，a1代表第一点目标(5)在主图像探测器(2)中X轴角位置为x时望远镜仪器(1)方位轴编码器的角位置，e1代表第一点目标(5)在主图像探测器(2)中Y轴角位置为y时望远镜仪器(1)俯仰轴编码器的角位置，θ1代表第一点目标(5)在主图像探测器(2)中X轴角位置为x时，1号图像探测器(3)中X轴方向的角位置，γ1代表第一点目标(5)在主图像探测器(2)中Y轴角位置为y时，1号图像探测器(3)中Y轴方向的角位置；步骤(3)、如果有多个不同距离的点目标则保持望远镜仪器(1)固定，移动第一点目标(5)到第二点目标(6)，移动距离可以通过望远镜仪器(1)上的测距机(4)获得；使第二点目标(6)在主图像探测器(2)中的角位置与第一点目标(5)在主图像探测器(2)中的角位置一致；记录一段时间第二目标点(6)在主图像探测器(2)中的平均角位置(x,y)，第二点目标(6)在1号图像探测器(3)中的角位置平均值(θ2,γ2)，望远镜仪器(1)的编码器角位置平均值(a2,e2)和斜程距离信息r2米，其中a2代表第二点目标(6)在主图像探测器(2)中X轴角位置为x时，望远镜仪器(1)方位轴编码器的角位置，e2代表第二点目标(6)在主图像探测器(2)中Y轴角位置为y时，望远镜仪器(1)俯仰轴编码器的角位置，θ2代表第二点目标(6)在主图像探测器(2)中X轴角位置为x时，1号图像探测器(3)中X轴方向的角位置，γ2代表第二点目标(6)在主图像探测器(2)中Y轴角位置为y时，1号图像探测器(3)中Y轴方向的角位置；步骤(4)、保持望远镜仪器(1)固定，移动第二点目标(6)到第三点目标(7)，使第三点目标(7)在主图像探测器(2)中的角位置与第一点目标(5)在主图像探测器(2)中的角位置一致；记录一段时间第三目标点在主图像探测器(2)中的角位置平均值(x,y)，第三点目标(7)在1号图像探测器(3)中的角位置平均值(θ3,γ3)，望远镜仪器(1)的编码器角位置平均值(a3,e3)和斜程距离信息r3米，其中a3代表第三点目标(7)在主图像探测器(2)中X轴角位置为x时，望远镜仪器(1)方位轴编码器的角位置，e3代表第三点目标(7)在主图像探测器(2)中Y轴角位置为y时，望远镜仪器(1)俯仰轴编码器的角位置，θ3代表第三点目标(7)在主图像探测器(2)中X轴角位置为x时，1号图像探测器(3)中X轴方向的角位置，γ3代表第三点目标(7)在主图像探测器(2)中Y轴角位置为y时，1号图像探测器(3)中Y轴方向的角位置；依次移动第三个目标点(7)到第四个目标点，第四个目标点到第五个目标点
…
第n
‑
1个目标点(n
‑
1)到第n个目标点(n)，每次移动后都记录步骤(2)中所描述的目标在主图像探测器(2)中的角位置平均值，目标在1号图像探测器(3)中的角位置平均值，望远镜仪器(1)的编码器角位置平均值和斜程距离信息；
步骤(5)、保持望远镜仪器(1)固定，移动第n
‑
1点目标(n
‑
1)到第n点目标(n)，使第n点目标(n)在主图像探测器(2)中的角位置与第一点目标(5)在主图像探测器(2)中的角位置一致；记录一段时间第n点目标(n)在主图像探测器(2)中的角位置平均值(x,y)，第n点目标(n)在1号图像探测器(3)中的角位置平均值(θ
n
,γ
n
)，望远镜仪器(1)的编码器角位置平均值(a
n
,e
n
)和斜程距离信息r
n
米，其中a
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马荣崎，王强，夏运霞，梁文科，刘翔，李阳，涂琼，李红川，罗传欣，黄永梅，谭毅，任戈，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：