[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

本發明一種用于光電系統的高精度光軸校正方法，屬于光電技術領域；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。光軸誤差源包括光軸晃動誤差、圖像處理誤差、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；通過對影響光軸指向的6個誤差參數化建模，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。本發明提供準確的光軸指向模型，通過軟件方式對光軸進行修正，使用靈活方便、降低設計成本、縮短研制周期、顯著提高指向精度。

技術領域

本發明屬于光電技術領域，具體涉及一種用于光電系統的高精度光軸校正方法。

背景技術

光電系統具有空域搜索、對空中目標的探測、跟蹤的功能。光電系統的指向功能是指面對任意物體光電探測系統能夠完全準確地保持光軸指向的功能，指向精度作為光電系統定位性能的關鍵技術指標之一，其精度高低不僅影響目標捕獲、瞄準，而且影響到系統目標定位精度，進而影響后續火力打擊的精度，嚴重時目標不能導入跟蹤視場，引起跟蹤觀測的失效。

目前，提高光電探測系統的指向精度有兩種基本途徑：硬件調校和軟件修正。前者是在系統設計、加工和裝配過程中，控制各項誤差，盡量提高系統指向精度，導致加工和裝配精度指標過高，大大提升產品生產周期和研制成本，甚至對于特別高精度的指向要求，在現有的加工裝配水平下，是無法實現的；后者是通過對系統光軸實際指向與上報指向的差值做線型變換進行軟件校正，誤差參數識別不準確。

本發明光軸校正算法從光電系統光軸誤差的分析、建模和辨識，給予準確的光軸指向模型，對光軸進行修正，具有使用靈活方便、降低設計成本、縮短研制周期、顯著提高指向精度的特點。

發明內容

要解決的技術問題：

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種用于光電系統的高精度光軸校正方法，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。本發明提供準確的光軸指向模型，通過軟件方式對光軸進行修正，使用靈活方便、降低設計成本、縮短研制周期、顯著提高指向精度。

本發明的技術方案是：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＝[u₁u₂?u₃?u₄?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；