CN106871926A - 大口径光电经纬仪测角精度的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

为解决传统大口径光电经纬仪测量时高角目标光管不能完全覆盖经纬仪口径，无法真实反应大口径光电经纬仪测角精度的问题，本发明提供了一种大口径光电经纬仪测角精度的测量装置及方法。测量装置包括第一目标光管、第二目标光管、第三目标光管、检测架、第一反射镜和设置在检测架上的第二反射镜；三个目标光管的输出光束指向的俯仰角均为90°0′0″；在三个目标光管焦面上均安装有点目标；第一目标光管光轴和第三目标光管光轴位于同一水平面，第一目标光管光轴和第三目标光管光轴交于一点；第一反射镜位于第二目标光管输出光路上，第二反射镜位于第一反射镜反射光路上；第二反射镜反射光束的中心与第一目标光管和第三目标光管的光轴交点重合。

Description

大口径光电经纬仪测角精度的测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于光学领域，涉及光电经纬仪测角精度的测量装置及方法，尤其涉及大口径光电经纬仪测角精度的测量装置及方法。

背景技术

光电经纬仪在军工靶场、航天航空中广泛应用，其主要作用是测量空中飞行目标的外弹道参数，同时兼作飞行姿态和事件的记录和测量。光电经纬仪有两个关键指标：测角精度和作用距离。测角精度是光电经纬仪实时输出的编码器角度值和目标脱靶量所合成的目标角度与真实角度之间的误差，设备研制时通常是通过提高编码器的精度和判读精度等来提高其测角精度。随着大口径，长焦距光电经纬仪的研制，其测角精度的精确标定十分重要。

光电经纬仪测角精度的传统测量方法为“抓耗子”。光电经纬仪按规定的工作角速度、工作角加速度，扫过经纬仪检测架上的高角目标光管，求出计算机引导经纬仪扫过高角目标光管的正弦运动函数。

在对大口径光电经纬仪进行测量时，检测架水平方向一般会架设大口径目标光管，高角目标光管通常因为大口径目标光管结构支撑复杂、倾斜放置、主镜形变引入像差等多方面因素而架设成小口径目标光管。在这种测量状态下，高角目标光管无法完全覆盖大口径光电经纬仪口径，然而只有在全口径测量时才能真实反映经纬仪在不同视场内的畸变、像面对接等引入的误差。

发明内容

本发明提出一种大口径光电经纬仪测角精度的测量装置及方法，解决了传统大口径光电经纬仪测量时高角目标光管不能完全覆盖经纬仪口径，以至无法客观真实地反应出大口径光电经纬仪的测角精度的问题。

本发明的技术方案如下：

大口径光电经纬仪测角精度的测量装置，包括第一目标光管、第二目标光管、第三目标光管和检测架；其特殊之处在于：

还包括第一反射镜和设置在检测架上的第二反射镜；

所述第一目标光管、第二目标光管和第三目标光管的输出光束指向的俯仰角均为90°0′0″；在第一目标光管、第二目标光管和第三目标光管焦面上均安装有点目标；第一目标光管的光轴和第三目标光管的光轴位于同一水平面上，第一目标光管的光轴和第三目标光管的光轴交于一点；

所述第一反射镜位于第二目标光管的输出光路上，第二反射镜位于第一反射镜的反射光路上；所述第二反射镜的反射光束的中心与所述第一目标光管和第三目标光管的光轴交点重合。

上述第一目标光管、第二目标光管、第三目标光管和第一反射镜固定安装在地面上，检测架固定安装在地面上，以保证在周围环境相对稳定的条件下，使目标空间角能够保持稳定。

本发明还提供了一种大口径光电经纬仪测角精度的测量方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)装调

1.1)布置目标光管

将第一目标光管、第二目标光管和第三目标光管的输出光束指向的俯仰角调整到90°0′0″，并确保第一目标光管和第三目标光管的光轴交于一点；

1.2)布置反射镜

将第一反射镜放置在第二目标光管的输出光路上，将第二反射镜架设至检测架上；

1.3)调整反射镜姿态

调整第一反射镜的姿态，使第一反射镜的反射光束入射到第二反射镜上；调整第二反射镜的姿态，使通过它的反射光束光轴通过第一目标光管和第三目标光管的光轴交点；

2)标定

采用高精度的测角设备标定三个目标光管焦面上的三个点目标空间角，作为待测光电经纬仪的测角真值；所述点目标空间角指第二反射镜的反射光束的光轴分别与第一目标光管和第三目标光管出射光束的空间夹角；

3)利用待测光电经纬仪测量目标空间角

利用待测光电经纬仪按设定的工作角速度、工作角加速度扫过第二反射镜，获取目标空间角；

4)计算待测光电经纬仪的测角精度

根据步骤2)中事先标定的测角真值和步骤3)中获取的点目标空间角，计算待测光电经纬仪的测角精度。

上述步骤2)中高精度的测角设备可以采用全站仪或经纬仪。

本发明的优点在于：

1、本发明利用三个目标光管和两个反射镜的组合，使一个目标光管(具体为第二目标光管)的目标经两个反射镜组合反射，等效于高角目标，避免了大口径高角目标光管的架设；同时由于平面反射镜重量较目标光管轻且体积小，减小了因设备倾斜放置引起重力形变所引入的像差对测角精度的影响，能够客观真实地反应出大口径光电经纬仪的测角精度，适合大口径光电经纬仪的检测。

2、本发明中各光学元件均与大地固定连接，在周围环境相对稳定的条件下，可保持目标空间角(第二反射镜的反射光束的光轴分别与第一目标光管和第三目标光管出射光束光轴的夹角)的稳定。

3、本发明光路简单，研制成本相对较低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1-第一目标光管，2-第二目标光管，3-第三目标光管，4-第一反射镜，5-第二反射镜。

具体实施方式

如图1所示，本发明所提供的大口径光电经纬仪测角精度测试装置包括第一目标光管1、第二目标光管2、第三目标光管3、第一反射镜4、检测架以及安装在检测架上的第二反射镜5(图1中未画出)；第二反射镜5位于第一反射镜4的上方。

第一目标光管1、第二目标光管2、第三目标光管3、第一反射镜4和第二反射镜5按特定的空间角架设置。具体设置方法如下：

首先，第一目标光管1、第二目标光管2和第三目标光管3输出光束指向的俯仰角须调整到90°0′0″，并保证第一目标光管和第三目标光管的光轴交于一点。

然后，将第一反射镜4固定在第二目标光管2前，位于第二目标光管2的输出光路上；调整第一反射镜4的姿态，使它的反射光束反射到第二反射镜5上；调整第二反射镜5的姿态，使通过它的反射光束的光轴通过第一目标光管1和第三目标光管3的光轴交点。

第二目标光管2的目标经第一反射镜4和第二反射镜5组合反射，第二反射镜5等效于高角目标。

放置和调试完成后，将上述五个设备均与大地固定(刚性)连接，以保持目标空间角的稳定性。

在测量被测经纬仪的测角精度前，先采用高精度的测角设备(如全站仪或经纬仪)标定目标空间角，即标定经第二反射镜5的反射光束光轴分别与第一目标光管1和第三目标光管3出射光束光轴的夹角，作为被测光电经纬仪的测量角真值。

测量时，利用被测光电经纬仪按规定的工作角速度和工作角加速度扫过检测架上的第二反射镜5，获取经纬仪扫过高角目标(即第二反射镜5)的目标空间角；结合事先标定的测量角真值便可计算出被测光电经纬仪的测角精度。需要注意的是，目标空间角标定时和光电经纬仪检测时，要保持环境相对稳定(如温度恒定，检测场地无振动等)，防止其对测量结果影响。

Claims (4)

1.大口径光电经纬仪测角精度的测量装置，包括第一目标光管、第二目标光管、第三目标光管和检测架；其特征在于：

还包括第一反射镜和设置在检测架上的第二反射镜；

所述第一目标光管、第二目标光管和第三目标光管的输出光束指向的俯仰角均为90°0′0″；在第一目标光管、第二目标光管和第三目标光管焦面上均安装有点目标；第一目标光管的光轴和第三目标光管的光轴位于同一水平面上，第一目标光管的光轴和第三目标光管的光轴交于一点；

所述第一反射镜位于第二目标光管的输出光路上，第二反射镜位于第一反射镜的反射光路上；所述第二反射镜的反射光束的中心与所述第一目标光管和第三目标光管的光轴交点重合。

2.根据权利要求1所述的大口径光电经纬仪测角精度的测量装置，其特征在于：所述第一目标光管、第二目标光管、第三目标光管、第一反射镜以及检测架均固定安装在大地上。

3.大口径光电经纬仪测角精度的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)装调

1.1)布置目标光管

将第一目标光管、第二目标光管和第三目标光管的输出光束指向的俯仰角均调整到90°0′0″，并确保第一目标光管和第三目标光管的光轴交于一点；

1.2)布置反射镜

将第一反射镜放置在第二目标光管的输出光路上，将第二反射镜架设至检测架上；

1.3)调整反射镜姿态

调整第一反射镜的姿态，使第一反射镜的反射光束入射到第二反射镜上；调整第二反射镜的姿态，使第二反射镜的反射光束光轴通过第一目标光管和第三目标光管的光轴交点；

2)标定

采用高精度测角设备标定三个目标光管焦面上的三个点目标空间角，作为待测光电经纬仪的测角真值；所述目标空间角指第二反射镜的反射光束的光轴分别与第一目标光管和第三目标光管出射光束的空间夹角；

3)利用待测光电经纬仪测量目标空间角

利用待测光电经纬仪按设定的工作角速度、工作角加速度扫过第二反射镜，获取目标空间角；

4)计算待测光电经纬仪的测角精度

根据步骤2)中事先标定的测角真值和步骤3)中获取的目标空间角，计算待测光电经纬仪的测角精度。

4.采用权利要求3所述的测量装置对大口径光电经纬仪的测角精度进行测量的方法，其特征在于：所述步骤2)中高精度的测角设备为全站仪或经纬仪。