基于等效正弦、等效目标法的直线动靶标建模

　　1　前　言

　　在光电经纬仪动态性能室内检测过程中,等效正弦法和等效目标法是检测伺服系统跟踪精度中非常实用的工程方法[1],但目前没有能够提供用于光电经纬仪检测的标准正弦和等速直线目标的检测装置,只能通过计算机引导光电经纬仪仿真实现。但由于不经过电视、红外等跟踪传感器,无法检测电视、红外等跟踪器的性能,因此无法真实反映系统的动态性能。

　　本文以等效正弦、等效目标检测法为理论基础,提出了通过一个无穷远光学目标按照检测指标做往复直线运动来产生标准正弦和等效目标信号的一维直线动靶标模型。直线动靶标按照设定的参数通过直线运动和角度调整来合成一个标准正弦或等速直线运动目标,光电经纬仪通过跟踪该目标来完成伺服性能指标的检测。靶标角度实时调整的目的是使靶标目标的光线方向和光电经纬仪主光轴始终在同一条直线上,保证光电经纬仪能够对准目标。通常情况下光电经纬仪方位伺服系统跟踪指标要高于俯仰伺服系统,同时为降低直线动靶标运动复杂度和研制难度,本文只研究靶标和光电经纬仪三轴交点[2]在同一水平面上这一特殊情况,也即该装置主要对光电经纬仪方位系统进行检测。

　　文中主要阐述了等效正弦法和等效目标法[3]的检测原理,根据检测原理提出了能够同时提供标准正弦目标和等速直线目标的直线动靶标,并对直线动靶标的数学模型做了详细的分析,同时为靶标的研制提供了理论依据和研制方案及主要参考数据。这种检测方法的提出解决了目前无法提供标准正弦目标和等效目标的困难,同时将两种目标在同一靶标上实现,避免了设备重复研制和使用效率低下的问题。

　　2　等效正弦法检测原理

　　对于任何运动轨迹都可以用傅里叶分析分解成若干个正弦曲线,所以可以用一个或几个正弦运动代替目标运动。用一个与运动目标具有相同角速度和角加速度的正弦代替目标的运动,该正弦信号就称为等效正弦。

　　根据光电经纬仪的最大速度和加速度设计产生正弦运动目标,能够对光电经纬仪的伺服系统动态性能进行检测。

　　3　等效正弦模式下靶标模型建立[4-5]

　　如图1所示,O点为直线动靶标的中点,O′点是光电经纬仪三轴的交点,O、O′在同一水平面内。T是直线动靶标的模拟无穷远光学目标,根据需要可采用可见或红外光源。MN为目标T沿x轴作往复直线运动的范围,其长度设为2D,任一时刻目标距O点的距离为d,并规定沿x方向在O点的右侧为正,左侧为负(这里只是为了表示方便,无实际意义)。光电经纬仪到直线动靶标目标的距离为L,L的长度根据待检测光电经纬仪的焦距、最大速度、加速度,以及设备尺寸等要求具体设定,一般在2000~3000mm。光电经纬仪的方位角为A,直线动靶标目标T调整角度为α。O′T为光电经纬仪主光轴的方向。