[發(fā)明專利]一種運動平臺下基于ALLAN方差分析的望遠鏡自動指向修正方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710968157.7 | 申請日： | 2017-10-18 |
| 公開（公告）號： | CN107608065B | 公開（公告）日： | 2020-03-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 嚴靈杰;張涯輝;黃永梅 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學院光電技術(shù)研究所 |
| 主分類號： | G02B23/00 | 分類號： | G02B23/00;G01M11/00 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 610209 *** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 運動 平臺 基于 allan 方差分析 望遠鏡 自動 指向 修正 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種運動平臺下基于ALLAN方差分析的望遠鏡自動指向修正方法，望遠鏡的定位精度與機械系統(tǒng)的運動精度相關(guān)，受到機械、電器設(shè)備、軟件控制算法影響。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，加工裝配中的機械誤差成為影響定位精度的主要因素。機械誤差主要來至于零部件加工誤差、軸承誤差、望遠鏡裝配誤差和結(jié)構(gòu)變形等。安裝運動平臺上的光電跟蹤系統(tǒng)會受到載體運動、振動等的影響，而且，由于慣性器件的使用，將會引入對準誤差、慣性敏感器件的漂移誤差等。本發(fā)明在望遠鏡指向基本原理和指向誤差來源分析的基礎(chǔ)上，建立了運動平臺下基于ALLAN方差分析的自動指向修正模型，不僅修正精度和模型穩(wěn)定性有所提高，而且實現(xiàn)了自動指向修正。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及運動平臺下望遠鏡指向修正的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種運動平臺下基于ALLAN方差分析的望遠鏡自動指向修正方法。
背景技術(shù)
望遠鏡的性能通常由光學性能和定位精度來評判。光學性能可以通過多種方式評價，主要考慮光學系統(tǒng)性能及其應(yīng)用。指向精度作為望遠鏡定位性能的關(guān)鍵技術(shù)指標之一，其精度高低不僅影響目標捕獲、瞄準，而且影響到系統(tǒng)目標定位精度，嚴重時目標不能導(dǎo)入跟蹤視場，引起跟蹤觀測的失效。定位精度與機械系統(tǒng)的運動精度相關(guān)，受到機械、電器設(shè)備、軟件控制算法影響。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，來至于加工裝配中的機械誤差成為影響定位精度的主要因素。機械誤差主要來至于零部件加工誤差、軸承誤差、望遠鏡裝配誤差和結(jié)構(gòu)變形等。這些誤差大部分都可以通過計算機機架控制模型得到補償，是目前大型望遠鏡中的通用方法。
相對于地基平臺上的光電跟蹤系統(tǒng)，安裝在運動平臺上的光電跟蹤系統(tǒng)會受到載體運動、振動等的影響，造成系統(tǒng)視軸抖動，影響成像質(zhì)量，使得目標提取困難，脫靶量提取精度降低，嚴重影響跟瞄精度。而且，由于慣性器件的使用，將會引入一些新的誤差，如對準誤差、慣性敏感器件的漂移誤差等。
ALLAN方差法是美國國家安全局David Allan在20世紀60年代提出的一種從時域角度分析原子時鐘穩(wěn)定性的方法，該方法被廣泛用于分析慣性器件的誤差特性，適用于各種精密測量儀器。經(jīng)典Allan方差法主要用于對靜態(tài)數(shù)據(jù)測試和分析，它是從時域上對頻域穩(wěn)定性進行分析。使用Allan方差分析法辨識出引起數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的噪聲源，并計算出每一項引起不穩(wěn)定的誤差源的協(xié)方差。本發(fā)明在望遠鏡基本參數(shù)模型的基礎(chǔ)上引入ALLAN方差法分析，將基本參數(shù)模型中包括的誤差項視為系統(tǒng)誤差項，而將剩下的誤差項視為隨機誤差項，用ALLAN方法分析其中主要的角度隨機游走、零偏不穩(wěn)定性、速率隨機游走、速率斜坡和量化噪聲等的系數(shù)，并推導(dǎo)出各隨機誤差項對最終指向修正結(jié)果的影響，與基本參數(shù)模型相結(jié)合對指向誤差進行修正。
相對于傳統(tǒng)指向修正方法，不需要根據(jù)基本參數(shù)模型的初步修正后的殘差結(jié)合工程經(jīng)驗手動調(diào)節(jié)基本參數(shù)模型系數(shù)或者增減項，不僅修正精度和模型穩(wěn)定性有所提高，而且實現(xiàn)了自動指向修正。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：克服傳統(tǒng)指向修正方法中必須根據(jù)初步修正后的殘差結(jié)合工程經(jīng)驗手動調(diào)節(jié)基本參數(shù)模型的缺陷，提供一種運動平臺下基于ALLAN方差分析的望遠鏡自動指向修正方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種運動平臺下基于ALLAN方差分析的望遠鏡自動指向修正方法，具有以下步驟：
(1)在空間目標位置附近拍攝若干顆恒星，經(jīng)過運動平臺航向標校以后計算出各恒星處的指向誤差(△Ai,△Ei)；
(2)計算望遠鏡的方位軸和俯仰軸基本物理參數(shù)模型參數(shù)CA和CE；
(3)計算基本物理參數(shù)模型修正后方位軸和俯仰軸的殘差εA和εE；
(4)求出方位軸和俯仰軸對應(yīng)的基于ALLAN方差分析后的系數(shù)LA和LE；
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