[發(fā)明專利]一種基于恒星觀測(cè)的船載經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210862959.0
• 申請(qǐng)日: 2022-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115326007A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李可;周海淵;孫曉東;趙李健;劉勇;劉新明;徐如祥;錢范源;吳紅兵;張小祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部
• 主分類號(hào): G01C1/02
• 分類號(hào): G01C1/02;G01C25/00
• 代理公司: 江陰市輕舟專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32380
• 代理人: 孫燕波

本發(fā)明涉及船載經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)擬合和經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序誤差計(jì)算方法，屬于光電測(cè)量領(lǐng)域。方法包括以下步驟：一是利用慣導(dǎo)姿態(tài)角和經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)，計(jì)算出恒星在地平系下的實(shí)測(cè)指向。二是使用最小二乘法，擬合計(jì)算出某一時(shí)刻的經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)。三是計(jì)算出超前或滯后不同時(shí)間的經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)，分別與慣導(dǎo)姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，尋找地平系下恒星方位、俯仰角誤差的標(biāo)準(zhǔn)差最小的一組經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)時(shí)序即為經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序誤差。本發(fā)明具有較高的經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序誤差檢測(cè)精度，可以有效提高經(jīng)緯儀測(cè)角精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于恒星觀測(cè)的船載經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序檢測(cè)方法。屬于光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為光電測(cè)量設(shè)備的船載經(jīng)緯儀，具有很高的測(cè)角精度，可用于標(biāo)校慣導(dǎo)姿態(tài)誤差、無(wú)線電測(cè)量設(shè)備測(cè)角誤差等。當(dāng)船載經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序存在誤差時(shí)，經(jīng)緯儀自身的測(cè)角精度將會(huì)大打折扣，影響標(biāo)校結(jié)果。當(dāng)測(cè)角時(shí)序誤差為某一固定值時(shí)，測(cè)角誤差與經(jīng)緯儀角速度成正比；當(dāng)經(jīng)緯儀角速度為某一固定值時(shí)，測(cè)角誤差與測(cè)角時(shí)序誤差成正比。當(dāng)角速度為5°/s時(shí)，1ms的時(shí)序誤差將引起18″的測(cè)角誤差。

傳統(tǒng)的船載經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)，時(shí)統(tǒng)中斷觸發(fā)相機(jī)拍照，從圖像中獲取目標(biāo)脫靶量信息，結(jié)合經(jīng)緯儀指向角度信息，可最終得到目標(biāo)的精確指向。然而，在高精度測(cè)量時(shí)，以下兩個(gè)問(wèn)題不容忽視：一是相機(jī)按特定的頻率工作，但實(shí)際采樣過(guò)程中會(huì)存在與其他系統(tǒng)采樣時(shí)刻不匹配的問(wèn)題；二是相機(jī)通過(guò)控制積分時(shí)間進(jìn)行圖像獲取，實(shí)際過(guò)程中存在相機(jī)獲取圖像時(shí)刻與慣導(dǎo)時(shí)間不匹配的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種基于恒星觀測(cè)的船載經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序檢測(cè)方法，適用于船載經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序誤差穩(wěn)定情況下的檢測(cè)計(jì)算。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種基于恒星觀測(cè)的船載經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序檢測(cè)方法，所述方法以空間位置精確已知的恒星作為基準(zhǔn)，利用經(jīng)緯儀觀測(cè)恒星，采用最小二乘法擬合出基于時(shí)間序列的經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)計(jì)算表達(dá)式，將不同時(shí)序條件下的經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，根據(jù)恒星在地平系下觀測(cè)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差變化趨勢(shì)和具體數(shù)值，分析并確定出經(jīng)緯儀測(cè)角的時(shí)序誤差。

優(yōu)選地，所述方法具體包括以下步驟：

步驟一、計(jì)算恒星在地平系下實(shí)測(cè)位置

1)計(jì)算經(jīng)緯儀甲板系下恒星實(shí)測(cè)位置

首先，使用脫靶量數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)緯儀方位和俯仰角進(jìn)行修正，然后對(duì)經(jīng)緯儀軸系參數(shù)進(jìn)行修正，最后，利用軸系參數(shù)修正后的經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)，計(jì)算恒星在經(jīng)緯儀甲板坐標(biāo)系所在方向單位矢量的直角坐標(biāo)(x_j,y_j,z_j)；

2)計(jì)算地平系下恒星實(shí)測(cè)位置

利用慣導(dǎo)姿態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和變換，經(jīng)緯儀甲板系轉(zhuǎn)換到地平系應(yīng)進(jìn)行三次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后，得到在地平系下恒星單位矢量的直角坐標(biāo)(x,y,z)，根據(jù)恒星在地平系下的直角坐標(biāo)，計(jì)算出恒星在地平系下的實(shí)測(cè)方位、俯仰角；

步驟二、經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)擬合

采用最小二乘法完成船載經(jīng)緯儀方位角和俯仰角基于時(shí)間序列的三次多項(xiàng)式擬合；

步驟三、計(jì)算經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序誤差

使用最小二乘擬合算法，計(jì)算出在現(xiàn)有時(shí)序下超前或滯后不同時(shí)間時(shí)的經(jīng)緯儀方位和俯仰角數(shù)據(jù)，使其與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，計(jì)算出在地平系下恒星方位、俯仰角誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，恒星實(shí)測(cè)方位、俯仰角誤差的標(biāo)準(zhǔn)差會(huì)隨著經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序誤差的增大而變大，標(biāo)準(zhǔn)差最小的那組經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)序，即為經(jīng)緯儀測(cè)角數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確時(shí)序，其超前或滯后的時(shí)間即為經(jīng)緯儀測(cè)角時(shí)序誤差。

優(yōu)選地，步驟一中在使用脫靶量數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)緯儀方位和俯仰角進(jìn)行修正時(shí)，設(shè)恒星在經(jīng)緯儀視場(chǎng)內(nèi)方位和俯仰方向的脫靶量分別為ΔA、ΔE，則：