船载光测设备精度分析及数据处理

发布时间：2017-08-16 14:30

  本文关键词：船载光测设备精度分析及数据处理

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【摘要】：随着现代武器装备的飞速发展，对靶场光电测量设备的精度及作用距离等技术指标要求越来越高，针对不同测控任务，光测设备布站组网方式也随之变化，在具备固定观测位置测量方式，即固定站光测设备的基础上，研发机动性能好，布站简便灵活的车载不落地或船载动基座光测设备成为一种趋势。本文基于国内首台应用于靶场测量，且明确提出一定测量精度要求的某型船载光电测量设备，针对靶场光测设备最为重要的测角精度指标，提出了一套完整的精度分析和数据处理方法。 在跟踪测量过程中，承载平台发生姿态和位置变化是船载设备与固定站光测设备的本质区别，本文从船载设备所特有的三轴姿态测量误差对光测设备测角误差的影响入手，建立综合3个姿态量和2个设备测角量的偏导误差模型，估算由姿态误差引入的测角误差，并分析多组典型姿态角所引入测角误差的规律，提出最优测量方案，通过限制设备测角范围使姿态测量误差造成的测角误差小于预设值，从而保证光测设备的测角精度。针对船上GPS测量位置与站址不在同一点的情况，提出由测量点坐标经船摇修正获得设备站址的算法，并据此分析修正后站址误差对测角精度的影响。综合各主要误差，估算设备测角精度，以及采用最优测量方案后的最优理论测角精度。 提出对船载光测设备输出数据，包括三轴姿态角度，速度和加速度，编码器测角数据，图像及判读脱靶量，以及GPS差分定位坐标的完整数据处理方法，包括数据合理性检查，平滑滤波，插值和对齐，经一系列处理获得修正后测角数据和站址坐标。 基于精度分析的结果和2个多元线性偏导误差函数，以统计回归方式估算平台姿态测量平均误差，总结采用一般多元和逐次回归算法存在的问题，提出附加观测方案，通过测量在多个预设测角范围内的合作靶标，将2个多元回归转化为4个一元回归，引入融合参数，并由任务段内双GPS差分定位数据计算该参数，将2组回归结果融合为1组姿态误差估计，整个回归过程覆盖全任务段的7个数据集合，保证了回归过程的稳定性。建立回归数据库和海况参数，存储和检索摇摆台上大量的实验数据和回归结果，在任务时进行附加观测，计算实测姿态误差估计，以任务时海况参数从数据库内获得此海况条件下的先验误差估计，以先验估计修正实测估计，并以修正值对任务段平台姿态角进行补偿，减小姿态测量误差，从而提高光测设备的测角精度。 在摇摆台上多次多类型实验和最终的设备出海验收测试结果表明，本文对船载光测设备的精度分析是准确的，最优测量方案是有效的，数据处理方法满足要求，，回归与补偿能够稳定减小设备测角误差。最终的结果为：在姿态测量精度（误差极大值）为航向≤72″，纵横摇≤24″，定位误差（极大值）≤5cm时，船载光测设备达到了最优理论测角精度（误差均方根）：方位≤38″，俯仰≤21″。
【关键词】：船载光测设备 精度分析 站址计算 回归分析 精度补偿
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.703.5
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 目录10-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 课题研究背景及意义12
• 1.2 相关领域的研究现状12-21
• 1.3 论文研究主要内容及章节安排21-24
• 第2章 船载光测设备精度分析24-60
• 2.1 船载光测设备系统描述24-31
• 2.2 光测设备固有误差分析31-36
• 2.3 姿态误差分析36-41
• 2.4 站址误差分析41-49
• 2.5 最优测量方案49-55
• 2.6 最优理论精度55-58
• 2.7 本章小结58-60
• 第3章 测量数据前期处理60-80
• 3.1 数据前期处理过程概述60-63
• 3.2 系统误差修正63-65
• 3.3 大气折光误差修正65
• 3.4 姿态数据处理65-74
• 3.5 站址数据处理74-75
• 3.6 修正后数据处理75-78
• 3.7 本章小结78-80
• 第4章 回归分析与精度补偿80-116
• 4.1 回归分析80-103
• 4.2 附加观测方案103-105
• 4.3 回归数据库105-112
• 4.4 数据补偿及精度估计112-115
• 4.5 本章小结115-116
• 第5章 实验及结果分析116-134
• 5.1 实验概述116-120
• 5.2 实验结果及分析120-133
• 5.3 本章小结133-134
• 第6章 结论与展望134-138
• 6.1 结论134-135
• 6.2 研究展望135-138
• 参考文献138-146
• 在学期间学术成果情况146-148
• 指导教师及作者简介148-150
• 致谢150

【参考文献】

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本文编号：683812