光电经纬仪靶场精度检测数据误差分析

　　1 引 言

　　光电测量设备经生产完成鉴定后， 还需进行靶场验收。 在靶场验收中， 对光电测量设备进行对接、联试、 校飞， 检验测量设备是否符合要求。 首先，制定联试校飞大纲和精度鉴定方案， 设计实时软件和飞机改装方案。 然后， 根据通过光学设备获取的测量数据， 用精度较高的 GPS 定位信息和测速信息作为比较标准， 按事后数据处理的方法， 在各测量设备坐标系下比较各测量设备与 GPS 测量信息同一架次、 同一进入、 同时跟踪测量按预定航线飞行的飞机的数据， 检验被鉴定设备的测量误差： 总误差、系统误差、 高频随机误差、 低频随机误差[1]。

　　光电经纬仪靶场精度检测根据具体条件安排的校飞计划一般在 3～5 天完成， 总共需完成 8～12 个成功进入， 每个架次需拍摄战前及战后方位标， 同时测量测站处和高空的温度、 湿度和气压。 校飞任务确定试验过程中多架次由于天气条件造成事后处理精度超差， 无法反映光电测量设备真实状态， 导致试验周期延长， 费用增加。 经过对任务数据的综合分析， 发现图像数据的事后处理和误差处理方法对精度检测影响较大。 因此， 文中根据综合校飞数据建立数学模型并提出了相应的处理方法， 对造成精度超差的问题进行了详细误差分析和处理， 最终得到较精确的任务数据， 印证了误差处理方法的可行性。

　　2 误差模型

　　2.1 误差组成及相关数学模型

　　靶场校飞任务总共飞行 4 个架次 (包括一次夜航)， 白天任务超差数据段较多， 夜航数据较好， 随机误差基本满足精度。 由于对光电经纬仪的精度检测主要采用事后数据综合判定的方法， 因此本文讨论经纬仪的精度主要建立于事后测角总误差的基础上。 事后测角总误差分为静态测角总误差与动态误差增量综合。 影响测角精度的因素有静态测角误差源和动态测角误差源两部分。 其中静态测角误差源有垂直轴误差、 水平轴误差、 视准轴误差、 轴角编码器误差、 零位差、 定向差、 判读误差等。 动态测角误差源有动态摄影引起的动态误差和其他动态变形引起的误差[2]。

　　光电经纬仪的事后测角总误差应为静态测角总误差和动态随机误差与动态误差增量的方差和的开方， 其误差数学模型为：

　　静态测角总误差可以通过拍星的方法来获取[2]。在时统信号的控制下， 光电经纬仪对星体进行静态拍摄， 可以得到星体的测量值， 根据拍星的时间、 设备站址的天文经纬度、 星体坐标等参数， 可以计算出星体的理论视位置值， 以此理论值作为比较标准，经数据处理后， 可以获得光电经纬仪的静态测角误差。 在拍星过程中， 外界环境的影响已包含在计算中。