[發明專利]一種用于光電系統的高精度光軸校正方法

有效

• 申請號: 202111167030.8
• 申請日: 2021-10-01
• 公開（公告）號: CN114370846B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 崔鑫磊;葛云鵬
• 申請（專利權）人: 中航洛陽光電技術有限公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G06F17/10
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 云燕春

1.一種用于光電系統的高精度光軸校正方法，其特征在于：包括光軸指向誤差源分析、模型構建、數據測量、誤差參數辨識以及光軸指向參數校正；通過對影響光軸指向的誤差參數化建模，根據相關測量數據進行誤差參數辨識，進而修正光電系統光軸指向；

具體步驟如下：

步驟一：光軸指向誤差源分析；

所述光電系統指向誤差分為光軸自身誤差和運動機構誤差；其中，光軸自身誤差分為光軸晃動誤差和圖像處理誤差；運動機構誤差分為軸系回轉誤差、垂直度誤差、角度傳感器測量誤差、角度傳感器零位誤差；

步驟二：基于步驟一的6個誤差，構建光電系統光軸指向誤差參數辨識模型為：

式中：為光軸在機體坐標系中的指向模型，為實際測得的光軸指向，u＝[u₁?u₂?u₃u₄?u₅?u₆]^T為光軸指向誤差參數，u₁、u₂、u₃、u₄、u₅、u₆分別表示步驟一所述光電系統的6個誤差參數；

步驟三：數據測量；

采用全站儀作為基準測量實際光軸指向首先測量光電系統運動機構中心位置坐標，然后測量目標靶板在不同位置時坐標，求得光電系統實際指向；

同時記錄光電系統對目標靶板進行測量時上報的方位、俯仰角度信息；

步驟四：光電系統光軸誤差參數辨識；

將步驟三的測量數據代入的步驟二中的模型，構造一個超定殘差方程；當模型時，光電系統理論光軸指向與實際光軸指向一致，光電系統光軸指向誤差參數辨識問題轉化為最優化問題，通過LM列文伯格算法最優化算法求解6個誤差參數值u₁、u₂、u₃、u₄、u₅、u₆；

步驟五：光軸指向參數校正；

將步驟四得到的6個誤差參數值代入步驟二光軸指向模型中，由角度傳感器測得的方位角度α、俯仰角度β，求得光電系統實際光軸指向：H_a＝(X，Y，Z)，修正后目標的方位和俯仰角度α_a、β_a為：

β_a＝arcsinZ

其中，α、β為為光電系統上報方位、俯仰角度。

2.根據權利要求1所述用于光電系統的高精度光軸校正方法，其特征在于：所述步驟二中：

3.根據權利要求1所述用于光電系統的高精度光軸校正方法，其特征在于：所述步驟三中的測量數據不少于20組，每組測量不少于10次，求平均值記錄。

4.根據權利要求1所述用于光電系統的高精度光軸校正方法，其特征在于：所述步驟四中，通過列文伯格算法最優化算法求解如下：

首先設定初值u、初始參數λ、放大因子δ、允許誤差ε，通過以下公式計算得到6個誤差參數值：

I為單位矩陣，其維數與所求參數u的維數相同。

5.根據權利要求4所述用于光電系統的高精度光軸校正方法，其特征在于：其中初值u設定為u＝[0?0?0?0?0?0]^T；初始參數λ設定為：0.01；放大因子δ設定為：100；允許誤差ε為光電系統要求誤差值，設定為10^-5。