本文關(guān)鍵詞：船載光測(cè)設(shè)備精度分析及數(shù)據(jù)處理

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【摘要】：隨著現(xiàn)代武器裝備的飛速發(fā)展，對(duì)靶場(chǎng)光電測(cè)量設(shè)備的精度及作用距離等技術(shù)指標(biāo)要求越來(lái)越高，針對(duì)不同測(cè)控任務(wù)，光測(cè)設(shè)備布站組網(wǎng)方式也隨之變化，在具備固定觀測(cè)位置測(cè)量方式，即固定站光測(cè)設(shè)備的基礎(chǔ)上，研發(fā)機(jī)動(dòng)性能好，布站簡(jiǎn)便靈活的車載不落地或船載動(dòng)基座光測(cè)設(shè)備成為一種趨勢(shì)。本文基于國(guó)內(nèi)首臺(tái)應(yīng)用于靶場(chǎng)測(cè)量，且明確提出一定測(cè)量精度要求的某型船載光電測(cè)量設(shè)備，針對(duì)靶場(chǎng)光測(cè)設(shè)備最為重要的測(cè)角精度指標(biāo)，提出了一套完整的精度分析和數(shù)據(jù)處理方法。 在跟蹤測(cè)量過(guò)程中，承載平臺(tái)發(fā)生姿態(tài)和位置變化是船載設(shè)備與固定站光測(cè)設(shè)備的本質(zhì)區(qū)別，本文從船載設(shè)備所特有的三軸姿態(tài)測(cè)量誤差對(duì)光測(cè)設(shè)備測(cè)角誤差的影響入手，建立綜合3個(gè)姿態(tài)量和2個(gè)設(shè)備測(cè)角量的偏導(dǎo)誤差模型，估算由姿態(tài)誤差引入的測(cè)角誤差，并分析多組典型姿態(tài)角所引入測(cè)角誤差的規(guī)律，提出最優(yōu)測(cè)量方案，通過(guò)限制設(shè)備測(cè)角范圍使姿態(tài)測(cè)量誤差造成的測(cè)角誤差小于預(yù)設(shè)值，從而保證光測(cè)設(shè)備的測(cè)角精度。針對(duì)船上GPS測(cè)量位置與站址不在同一點(diǎn)的情況，提出由測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)經(jīng)船搖修正獲得設(shè)備站址的算法，并據(jù)此分析修正后站址誤差對(duì)測(cè)角精度的影響。綜合各主要誤差，估算設(shè)備測(cè)角精度，以及采用最優(yōu)測(cè)量方案后的最優(yōu)理論測(cè)角精度。 提出對(duì)船載光測(cè)設(shè)備輸出數(shù)據(jù)，包括三軸姿態(tài)角度，速度和加速度，編碼器測(cè)角數(shù)據(jù)，圖像及判讀脫靶量，以及GPS差分定位坐標(biāo)的完整數(shù)據(jù)處理方法，包括數(shù)據(jù)合理性檢查，平滑濾波，插值和對(duì)齊，經(jīng)一系列處理獲得修正后測(cè)角數(shù)據(jù)和站址坐標(biāo)。 基于精度分析的結(jié)果和2個(gè)多元線性偏導(dǎo)誤差函數(shù)，以統(tǒng)計(jì)回歸方式估算平臺(tái)姿態(tài)測(cè)量平均誤差，總結(jié)采用一般多元和逐次回歸算法存在的問(wèn)題，提出附加觀測(cè)方案，通過(guò)測(cè)量在多個(gè)預(yù)設(shè)測(cè)角范圍內(nèi)的合作靶標(biāo)，將2個(gè)多元回歸轉(zhuǎn)化為4個(gè)一元回歸，引入融合參數(shù)，并由任務(wù)段內(nèi)雙GPS差分定位數(shù)據(jù)計(jì)算該參數(shù)，將2組回歸結(jié)果融合為1組姿態(tài)誤差估計(jì)，整個(gè)回歸過(guò)程覆蓋全任務(wù)段的7個(gè)數(shù)據(jù)集合，保證了回歸過(guò)程的穩(wěn)定性。建立回歸數(shù)據(jù)庫(kù)和海況參數(shù)，存儲(chǔ)和檢索搖擺臺(tái)上大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和回歸結(jié)果，在任務(wù)時(shí)進(jìn)行附加觀測(cè)，計(jì)算實(shí)測(cè)姿態(tài)誤差估計(jì)，以任務(wù)時(shí)海況參數(shù)從數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)獲得此海況條件下的先驗(yàn)誤差估計(jì)，以先驗(yàn)估計(jì)修正實(shí)測(cè)估計(jì)，并以修正值對(duì)任務(wù)段平臺(tái)姿態(tài)角進(jìn)行補(bǔ)償，減小姿態(tài)測(cè)量誤差，從而提高光測(cè)設(shè)備的測(cè)角精度。 在搖擺臺(tái)上多次多類型實(shí)驗(yàn)和最終的設(shè)備出海驗(yàn)收測(cè)試結(jié)果表明，本文對(duì)船載光測(cè)設(shè)備的精度分析是準(zhǔn)確的，最優(yōu)測(cè)量方案是有效的，數(shù)據(jù)處理方法滿足要求，，回歸與補(bǔ)償能夠穩(wěn)定減小設(shè)備測(cè)角誤差。最終的結(jié)果為：在姿態(tài)測(cè)量精度（誤差極大值）為航向≤72″，縱橫搖≤24″，定位誤差（極大值）≤5cm時(shí)，船載光測(cè)設(shè)備達(dá)到了最優(yōu)理論測(cè)角精度（誤差均方根）：方位≤38″，俯仰≤21″。
【關(guān)鍵詞】：船載光測(cè)設(shè)備 精度分析 站址計(jì)算 回歸分析 精度補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.703.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 目錄10-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 課題研究背景及意義12
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀12-21
• 1.3 論文研究主要內(nèi)容及章節(jié)安排21-24
• 第2章 船載光測(cè)設(shè)備精度分析24-60
• 2.1 船載光測(cè)設(shè)備系統(tǒng)描述24-31
• 2.2 光測(cè)設(shè)備固有誤差分析31-36
• 2.3 姿態(tài)誤差分析36-41
• 2.4 站址誤差分析41-49
• 2.5 最優(yōu)測(cè)量方案49-55
• 2.6 最優(yōu)理論精度55-58
• 2.7 本章小結(jié)58-60
• 第3章 測(cè)量數(shù)據(jù)前期處理60-80
• 3.1 數(shù)據(jù)前期處理過(guò)程概述60-63
• 3.2 系統(tǒng)誤差修正63-65
• 3.3 大氣折光誤差修正65
• 3.4 姿態(tài)數(shù)據(jù)處理65-74
• 3.5 站址數(shù)據(jù)處理74-75
• 3.6 修正后數(shù)據(jù)處理75-78
• 3.7 本章小結(jié)78-80
• 第4章 回歸分析與精度補(bǔ)償80-116
• 4.1 回歸分析80-103
• 4.2 附加觀測(cè)方案103-105
• 4.3 回歸數(shù)據(jù)庫(kù)105-112
• 4.4 數(shù)據(jù)補(bǔ)償及精度估計(jì)112-115
• 4.5 本章小結(jié)115-116
• 第5章 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析116-134
• 5.1 實(shí)驗(yàn)概述116-120
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析120-133
• 5.3 本章小結(jié)133-134
• 第6章 結(jié)論與展望134-138
• 6.1 結(jié)論134-135
• 6.2 研究展望135-138
• 參考文獻(xiàn)138-146
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況146-148
• 指導(dǎo)教師及作者簡(jiǎn)介148-150
• 致謝150

【參考文獻(xiàn)】

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