[發(fā)明專利]一種視軸線高精度穩(wěn)定系統(tǒng)安裝誤差的消除方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110074693.9
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112781497B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜世洲;杜言魯;王惠林;鞏全成;徐飛飛;王明超;謝娜;柯詩劍;韓瑞;陳鳴;黃皓;賀劍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安應(yīng)用光學(xué)研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/27
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發(fā)明公開了一種視軸線高精度穩(wěn)定系統(tǒng)安裝誤差的消除方法，過程為：建立入射透鏡坐標(biāo)系、位敏傳感器PSD理想像面坐標(biāo)系、PSD實際像面坐標(biāo)系，記激光光束中心在透鏡入射點A，經(jīng)透鏡成像于理想像面點A′，入射方位角和俯仰角為φ、θ，確定A與A′向量表達(dá)式，并計算PSD實際像面坐標(biāo)系下直線AA′與PSD實際像面坐標(biāo)系的交點A″坐標(biāo)；確定A點坐標(biāo)與入射角度、快調(diào)反射鏡鏡面與入射透鏡距離L的關(guān)系式，確定安裝誤差變量和交點A″坐標(biāo)式；控制快調(diào)反射鏡組件進(jìn)行行程內(nèi)步進(jìn)掃描，測量記錄PSD輸出值，當(dāng)掃描點數(shù)大于6時，代入A″點坐標(biāo)式，求得平動和轉(zhuǎn)動安裝誤差真值，指導(dǎo)機(jī)械標(biāo)校裝調(diào)。本發(fā)明標(biāo)校精度更高，標(biāo)校便捷，工程應(yīng)用性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電偵察監(jiān)視技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光電系統(tǒng)中位敏傳感器(PSD)裝調(diào)誤差的一種標(biāo)定消除方法，可提高測量精度，保證光電系統(tǒng)視軸線的穩(wěn)定，適用于采用參考光穩(wěn)定修正技術(shù)的光電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

機(jī)載光電系統(tǒng)為克服系統(tǒng)內(nèi)光學(xué)零部件的相對抖動，進(jìn)一步提升視軸線穩(wěn)定精度，采用了基于參考光穩(wěn)定修正技術(shù)，因此在光電系統(tǒng)內(nèi)嵌入了一套基于PSD參考光自準(zhǔn)直測量修正系統(tǒng)。位置敏感傳感器PSD測量光學(xué)零部件的相對抖動，由快調(diào)反射鏡組件響應(yīng)PSD測量值補(bǔ)償轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)視軸線更高精度的穩(wěn)定。由于本光電系統(tǒng)使用的參考光束直徑小于PSD聚焦光學(xué)入射口徑，因此PSD離焦誤差、傾斜誤差等安裝誤差均會影響測量精度，需要進(jìn)行高精度標(biāo)定和消除。機(jī)械標(biāo)校方法對標(biāo)校條件和設(shè)備有要求，因此難以實現(xiàn)系統(tǒng)集成后較高精度的標(biāo)定。

專利申請?zhí)枮閁S6653611B2，名稱為“Comparison of Wide-Band Inertial Lineof Sight Stabilization Reference Mechanizations”公開了一種光電系統(tǒng)用視軸線參考光穩(wěn)定修正技術(shù)，但并未指明所用光斑位置敏感傳感器名稱，也未介紹該傳感器安裝和標(biāo)定方法。專利申請?zhí)?CN201811499407.8，“一種多波長共孔徑激光收發(fā)光機(jī)裝置”公開了一種激光通訊裝置，涉及的基于PSD的信標(biāo)光測量系統(tǒng)與本發(fā)明應(yīng)用場景類似，但文中并未介紹標(biāo)定及誤差消除方法。專利申請?zhí)?CN201811161547.4和專利申請?zhí)朇N201910807972.4介紹的標(biāo)定擬合方法與本發(fā)明應(yīng)用領(lǐng)域不同，方法也不同

《光電技術(shù)應(yīng)用》中“PSD安裝傾斜誤差對光斑定位影響的研究”文獻(xiàn)作者尚鴻雁，針對入射光能量為高斯分布時，PSD安裝傾斜影響光斑定位的問題，建立了光斑定位畸變誤差數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了仿真分析。與本發(fā)明針對的問題及解決辦法不相關(guān)。

以上文獻(xiàn)均涉及基于PSD自準(zhǔn)直測量系統(tǒng)領(lǐng)域，但均未關(guān)注平動誤差對系統(tǒng)測量精度的影響，僅通過簡單與被測目標(biāo)間標(biāo)定擬合，標(biāo)定精度有限，本發(fā)明在詳細(xì)分析誤差來源的基礎(chǔ)上，采用機(jī)械標(biāo)校和數(shù)學(xué)標(biāo)校相結(jié)合的方式實現(xiàn)更高精度的標(biāo)校，保證PSD測量系統(tǒng)測量精度，本方法具有較強(qiáng)的通用性，易于工程實現(xiàn)。相關(guān)工作具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性及工程實用價值，具有申請專利保護(hù)的必要。

發(fā)明內(nèi)容

(一)發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是：提供一種視軸線高精度穩(wěn)定系統(tǒng)安裝誤差的消除方法，用以消除PSD傳感器的安裝誤差，實現(xiàn)更高精度的測量。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種視軸線高精度穩(wěn)定系統(tǒng)安裝誤差的消除方法，其包括以下步驟：

步驟1：建立入射透鏡坐標(biāo)系、PSD理想像面坐標(biāo)系、PSD實際像面坐標(biāo)系，記激光光束中心在透鏡入射點A，經(jīng)透鏡成像于理想像面點A′，激光入射的方位角和俯仰角分別為φ、θ，確定PSD理想像面坐標(biāo)系和PSD實際像面坐標(biāo)系下點A與點A′之間向量的表達(dá)式，并計算PSD實際像面坐標(biāo)系下直線AA′與PSD實際像面坐標(biāo)系中豎直面的交點A″坐標(biāo)；