[发明专利]一种运动平台下基于ALLAN方差分析的望远镜自动指向修正方法

说明书

本发明公开了一种运动平台下基于ALLAN方差分析的望远镜自动指向修正方法，望远镜的定位精度与机械系统的运动精度相关，受到机械、电器设备、软件控制算法影响。随着电子技术的发展，加工装配中的机械误差成为影响定位精度的主要因素。机械误差主要来至于零部件加工误差、轴承误差、望远镜装配误差和结构变形等。安装运动平台上的光电跟踪系统会受到载体运动、振动等的影响，而且，由于惯性器件的使用，将会引入对准误差、惯性敏感器件的漂移误差等。本发明在望远镜指向基本原理和指向误差来源分析的基础上，建立了运动平台下基于ALLAN方差分析的自动指向修正模型，不仅修正精度和模型稳定性有所提高，而且实现了自动指向修正。

技术领域

本发明涉及运动平台下望远镜指向修正的技术领域，具体涉及一种运动平台下基于ALLAN方差分析的望远镜自动指向修正方法。

背景技术

望远镜的性能通常由光学性能和定位精度来评判。光学性能可以通过多种方式评价，主要考虑光学系统性能及其应用。指向精度作为望远镜定位性能的关键技术指标之一，其精度高低不仅影响目标捕获、瞄准，而且影响到系统目标定位精度，严重时目标不能导入跟踪视场，引起跟踪观测的失效。定位精度与机械系统的运动精度相关，受到机械、电器设备、软件控制算法影响。随着电子技术的发展，来至于加工装配中的机械误差成为影响定位精度的主要因素。机械误差主要来至于零部件加工误差、轴承误差、望远镜装配误差和结构变形等。这些误差大部分都可以通过计算机机架控制模型得到补偿，是目前大型望远镜中的通用方法。

相对于地基平台上的光电跟踪系统，安装在运动平台上的光电跟踪系统会受到载体运动、振动等的影响，造成系统视轴抖动，影响成像质量，使得目标提取困难，脱靶量提取精度降低，严重影响跟瞄精度。而且，由于惯性器件的使用，将会引入一些新的误差，如对准误差、惯性敏感器件的漂移误差等。

ALLAN方差法是美国国家安全局David Allan在20世纪60年代提出的一种从时域角度分析原子时钟稳定性的方法，该方法被广泛用于分析惯性器件的误差特性，适用于各种精密测量仪器。经典Allan方差法主要用于对静态数据测试和分析，它是从时域上对频域稳定性进行分析。使用Allan方差分析法辨识出引起数据不稳定的噪声源，并计算出每一项引起不稳定的误差源的协方差。本发明在望远镜基本参数模型的基础上引入ALLAN方差法分析，将基本参数模型中包括的误差项视为系统误差项，而将剩下的误差项视为随机误差项，用ALLAN方法分析其中主要的角度随机游走、零偏不稳定性、速率随机游走、速率斜坡和量化噪声等的系数，并推导出各随机误差项对最终指向修正结果的影响，与基本参数模型相结合对指向误差进行修正。

相对于传统指向修正方法，不需要根据基本参数模型的初步修正后的残差结合工程经验手动调节基本参数模型系数或者增减项，不仅修正精度和模型稳定性有所提高，而且实现了自动指向修正。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服传统指向修正方法中必须根据初步修正后的残差结合工程经验手动调节基本参数模型的缺陷，提供一种运动平台下基于ALLAN方差分析的望远镜自动指向修正方法。

本发明采用的技术方案为：一种运动平台下基于ALLAN方差分析的望远镜自动指向修正方法，具有以下步骤：

(1)在空间目标位置附近拍摄若干颗恒星，经过运动平台航向标校以后计算出各恒星处的指向误差(△A_i,△E_i)；

(2)计算望远镜的方位轴和俯仰轴基本物理参数模型参数C_A和C_E；

(3)计算基本物理参数模型修正后方位轴和俯仰轴的残差ε_A和ε_E；

(4)求出方位轴和俯仰轴对应的基于ALLAN方差分析后的系数L_A和L_E；