在光通信、天文觀測和靶場光電測量等各領(lǐng)域,都需要光電望遠(yuǎn)鏡(光電跟蹤系統(tǒng))迅速捕獲并精確跟蹤目標(biāo)。與雷達(dá)探測方式相比,光電跟蹤系統(tǒng)探測距離遠(yuǎn)、測量精度高、運(yùn)行成本低且設(shè)備隱蔽性好,是重要的目標(biāo)監(jiān)測方式。然而在實(shí)際觀測中,由于探測距離遠(yuǎn),目標(biāo)信噪比低,為了抑制背景雜光,目標(biāo)探測器的視場一般較小,再加上地影、大氣擾動、云層遮擋等因素的干擾,導(dǎo)致目標(biāo)無法在探測器視場中有效提取,進(jìn)而造成脫靶量跳變,根據(jù)視場脫靶量生成控制指令的閉環(huán)跟蹤方式無法持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行,需要根據(jù)已有的觀測數(shù)據(jù)建立跟蹤方程,對目標(biāo)在非正常觀測條件下的位置進(jìn)行預(yù)測,引導(dǎo)光電跟蹤設(shè)備平滑過渡,等目標(biāo)再次出現(xiàn)時(shí)實(shí)現(xiàn)再捕獲,保持對目標(biāo)的持續(xù)平穩(wěn)跟蹤。高精度的指向精度是光電跟蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度觀測的基礎(chǔ),也是進(jìn)行高精度預(yù)測跟蹤的前提條件。本文以某地平式光電跟蹤系統(tǒng)為例,對光電跟蹤系統(tǒng)指向誤差修正技術(shù)和目標(biāo)預(yù)測跟蹤技術(shù)展開深入的理論和應(yīng)用研究,并取得了一系列創(chuàng)新成果。光電跟蹤系統(tǒng)在加工和裝配過程中產(chǎn)生的誤差是影響指向精度的主要因素,對指向誤差源的分析和修正,是提高指向精度的重要手段。本文在對光電跟蹤系統(tǒng)幾何誤差分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合多體動力學(xué)理... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 光電跟蹤系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作方式
        1.2.1 光電跟蹤系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
        1.2.2 光電跟蹤系統(tǒng)的工作模式
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 光電跟蹤系統(tǒng)高精度指向修正技術(shù)
        1.3.2 單站預(yù)測跟蹤技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要內(nèi)容
第2章 光電跟蹤系統(tǒng)觀測基本原理
    2.1 時(shí)間系統(tǒng)
    2.2 坐標(biāo)系統(tǒng)
        2.2.1 常用坐標(biāo)系
        2.2.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系
    2.3 光電跟蹤系統(tǒng)中的融合估計(jì)方法
        2.3.1 光電目標(biāo)跟蹤中觀測數(shù)據(jù)的噪聲特性
        2.3.2 光電目標(biāo)跟蹤中的量測融合方法
        2.3.3 兩種融合方式的比較
    2.4 空間碎片觀測可見性分析
    2.5 空間碎片攝動力模型
        2.5.1 保守力模型
        2.5.2 非保守力模型
        2.5.3 經(jīng)驗(yàn)力模型
    2.6 軌道根數(shù)與運(yùn)動狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換
    2.7 本章總結(jié)
第3章 光電跟蹤系統(tǒng)指向誤差修正技術(shù)研究
    3.1 指向誤差的基本描述
    3.2 指向誤差源分析
        3.2.1 靜態(tài)誤差
        3.2.2 動態(tài)誤差
    3.3 指向誤差修正原理
    3.4 傳統(tǒng)指向誤差修正模型
        3.4.1 球諧函數(shù)模型
        3.4.2 機(jī)架模型
        3.4.3 機(jī)架模型的局限性
    3.5 基于ALLAN方差的指向誤差修正模型
        3.5.1 ALLAN方差法的基本原理
        3.5.2 光電跟蹤系統(tǒng)中隨機(jī)誤差建模方法
        3.5.3 隨機(jī)誤差總體方程的建立
        3.5.4 ALLAN方差法估計(jì)的可信度
    3.6 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    3.7 本章總結(jié)
第4章 基于運(yùn)動學(xué)模型的軌跡預(yù)測技術(shù)研究
    4.1 空間碎片運(yùn)動特性分析
    4.2 運(yùn)動學(xué)模型分析
    4.3 基于隨機(jī)抽樣一致性算法的魯棒最小二乘法
        4.3.1 觀測數(shù)據(jù)異常值處理
        4.3.2 隨機(jī)抽樣一致性算法分析
        4.3.3 RANSAC算法流程
        4.3.4 基于RANSAC算法的魯棒最小二乘法
    4.4 基于半?yún)?shù)回歸的模型參數(shù)估計(jì)方法
        4.4.1 半?yún)?shù)回歸模型基本原理
        4.4.2 平滑因子和正則矩陣的確定
    4.5 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    4.6 本章總結(jié)
第5章 基于動力學(xué)模型的軌道預(yù)報(bào)技術(shù)研究
    5.1 光學(xué)觀測資料定軌需求分析
    5.2 空間碎片動力學(xué)軌道確定和預(yù)報(bào)分析
        5.2.1 運(yùn)動狀態(tài)方程
        5.2.2 系統(tǒng)觀測方程
        5.2.3 非線性濾波構(gòu)建
        5.2.4 軌道確定和預(yù)報(bào)算法流程
    5.3 純角度觀測值初軌確定方法
        5.3.1 經(jīng)典拉普拉斯方法
        5.3.2 改進(jìn)的拉普拉斯方法
    5.4 自適應(yīng)UKF在軌道預(yù)報(bào)中的應(yīng)用
        5.4.1 空間碎片跟蹤系統(tǒng)模型
        5.4.2 傳統(tǒng)UKF簡介
        5.4.3 常值噪聲統(tǒng)計(jì)估計(jì)器
        5.4.4 時(shí)變噪聲統(tǒng)計(jì)估計(jì)器
        5.4.5 自適應(yīng)UKF算法性能分析
    5.5 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    5.6 本章總結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文的主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)
    6.2 需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：2936872