GB/T32525-2016
光电跟踪测量设备通用规范
Generalspecificationforphotoelectrictrackingandmeasuringequipment
- 中国标准分类号（CCS）N33
- 国际标准分类号（ICS）17.180.30
- 实施日期2016-09-01
- 文件格式PDF
- 文本页数30页
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光电跟踪测量设备通用规范
国家标准 GB/T32525一2016 光电跟踪测量设备通用规范 Generalspecificatioforphotoeleetrictraekingandmeasuringequipment 2016-02-24发布 2016-09-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T32525一2016 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 技术要求 4.1 主要性能 -般检查 4.2 4.3运输性 可幕性 4.4 4.5维修性 保障性 4.6 4.7测试性 4.8安全性 4.9环境适应性 4.10电磁兼容性 检验规则 5.1检验条件 5,2出厂检验 5.3判定规则 5.4检测方法 交货准备 6.1标志 6.2包装 6.3装箱 6.4运输和贮存 附录A规范性附录主要性能检验方法
GB/T32525一2016 前 言 本标准按照GB/T1.l一2009给出的规则起草 本标准由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC312)归口
本标准起草单位;科学院西安光学精密机械研究所
本标谁主要起草人田留德,赵建科、马彩文、周艳、郝伟、酵勋,任珊红、段炯、赵怀学
GB/I32525一2016 光电跟踪测量设备通用规范 范围 本标准规定了飞行器粑场跟踪测试试验中使用的光电跟踪测量设备的通用技术要求、检验规则,交 货准备要求以及主要性能试验方法
本标准适用于飞行器靶场跟踪测试试验中使用的光电跟踪测量设备的设计,生产,试验和验收
注:在本标准中不发生歧义的情况下,光电跟踪测量设备简写为设备
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 包装储运图示标志 GB/T191 GB/T10988光学系统杂(散)光测量方法 GJB150.3军用装备实验室环境试验方法第3部分;高温试验 GJB150.4军用装备实验室环境试验方法第4部分;低温试验 GJB150.9军用装备实验室环境试验方法第9部分;湿热试验 GJB150.10军用装备实验室环境试验方法第10部分;霉菌试验 GJB150.11军用装备实验室环境试验方法第11部分;盐雾试验 GB150.12军用装备实验室环境试验方法第12部分;砂尘试验 GJB150.16军用装备实验室环境试验方法第16部分:振动试验 GJB150.21军用装备实验室环境试验方法第21部分;风压试验 GJB151军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量 GJB368装备维修性工作通用要求 GJB450装备可靠性工作通用要求 GJB899可靠性鉴定和验收试验 GJB900装备安全性工作通用要求 GJB2072维修性试验与评定 GJB2547装备测试性工作通用要求 GJB2991B时间码接口终端通用规范 装备综合保障通用要求 GJB3872 GJB4239装备环境工程通用要求 GJB5733军事装备运输性基本要求 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
3.1 光电跟踪测量设备photoeleetrietrackingandmeasuringequipment 飞行器和靶场跟踪试验中使用的以光学成像和光电子探测为工作原理具有自动跟踪、测量、信息实
GB/T32525一2016 时记录和输出功能的设备和装置 3.2 最小角速度minimumangularveloeity 设备匀迷运动时,不出现爬行,抖动现象时,单位时间内转动的最小角度
3.3 最大角速度maximumangularveloeity 设备在单位时间内转动的最大角度
保精度工作角速度angularveloeityofesuringaeeuraey 满足测角精度时,设备跟踪目标的角速度范围 3.5 最大角加速度maximmumangularaccelerationm 设备在单位时间内能够实现的最大角速度增量
3.6 保精度工作角加速度angularaccelerationofensuringaccuraey 满足测角精度时,设备跟踪目标的角加速度范围
目标捕获targetaquisition" 在设备视场内识别出目标并实现稳定跟踪的过程 3.8 捕获时间acquisitiontime 设备捕获目标所用的时间 3.9 捕获概率aequisitionprobabiltty 目标捕获的次数与试验总次数之比
3.10 超调量 0versh00t 在阶跃响应过程中,设备响应的最大值与终值的差与终值之比
3.11 过渡时间transienttime 设备响应值到达并保持在终值的规定误差范围内所需的最短时间
3.12 自动跟踪误差 automatietrackingerror 设备在跟踪测量过程中,目标偏离设备跟踪瞄准视轴的角量
3.13 姿态attitude 目标三轴相对参考坐标系的角度关系
技术要求 4.1 主要性能 4.1.1作用距离 作用距离一般在1km~1000km之间
GB/T32525一2016 4.1.2测角误差 测角误差(空间指向值)用标准偏差表示，一般在2"~2'之间
注:包含方位及俯仰两个自由度的测角误差
4.1.3自动跟踪误差 设备的自动跟踪误差最大值应不大于5',随机跟踪误差应不大于30" 注，包含方位及俯仰两个自由度的跟踪误差 4.1.4姿态测量误差 姿态测量误差用标准偏差表示,应不大于2
4.1.5捕获时间 设备的捕获时间应不大于0.5s
4.1.6捕获概率 设备的捕获概率应不小于90%
4.1.7摄像系统 摄像系统技术要求见表1
表1摄像系统技术要求 项目 技术要求 序号 焦距 10mm10000mm 相对孔径 11/20 视场 0.1"一30° 摄像频率 ！帆/秒- 赖/秒 一5000 <5% 光学系统杂光 光学系统透过率 >0.3 调制传递函数 >0.15 注:视场和调制传递雨数均包含子午及弧矢两个方向
4.1.8伺服系统 伺服系统技术要求见表2
表2伺服系统技术要求 序号 项目 技术要求 方位:一般为士360 跟踪范围 俯仰;一般大于一5"~十185(水平为0') 数字引导跟踪误差
GB/T32525一2016 表2(续 序号 技术要求 项目 保精度工作角速度 0.01°/s80'/s、 保精度工作角加速度 0°/s80°/s 0,.005"/s一0.02"/s 最小角速度 最大角速度 >30"/s 最大角加速度 >30°/s 过渡时间 0.5s 超调量 S0.1 注，数字引导跟踪误差,保精度工作角速度保精度工作角加速度,最小角速度,最大角加迷度,过渡时间,超调量 均包含方位及俯仰两个自由度
4.1.9GPs/BD/B码时统 GPs/BD/B码时统技术要求见表3
表3GPs/BD/B码时统技术要求 单位为微秒 序号 项目 技术要求 守时误差 2h内守时误差<2 站间同步误差 B(DC)同步误差 S0.2 B(AC)同步误差 s10 4.1.10视频判读系统 4.1.10.1判读方式 应具有半自动判读和自动判读方式,自动判读应包含边缘、质心、相关三种方式
4.1.10.2判读速度 半自动判读速度应不低于1帆/s,自动判读速度应不低于2帧/s
4.1.10.3判读误差 判读误差应不大于0.5像元
4.1.11图像记录系统 图像记录系统记录速度应符合表4摄像系统图像的实时记录,记录时间应符合表4要求
GB/T32525一2016 表4图像记录系统技术要求 摄像机工作谱段 赖频/(赖/) 记录时间/minm 可见光 100 60 200 >40 400 >20 可见光 500 >15 1000 >10 50 >40 红外 100 >20 200 >15 4.1.12电源使用要求 电源使用应符合以下要求 a)电压:(220士22)V或者(380士38)V; b 频率:(50士2)Hz
4.2 -般检查 设备的一般检查应符合以下规定 产品外表面清洁,不得有锈蚀迹、密封胶和油脂的堆积,不得有明显的损伤以及其他影响外观 的缺陷 b)表面处理层不得有脱落、损伤、气泡龟裂和流痕,各部位的色泽一致; 外表面的刻字,刻线、符号和标志准确、清晰和美观 光学件不得有明显的麻点擦痕,气泡,霉斑和附着物， D 光学膜层牢固,均匀,不得有脱膜现象; e 锁紧、解锁、限位机构灵活可靠 连接件、紧固件连接可靠,不得有松动现象,紧固件紧固到位
g 4.3运输性 按GJB5733的规定,确定产品的运输性参数及要求
4.4可靠性 按GJB450的规定,确定产品的可靠性参数及要求
4.5维修性 按GJB368的规定,确定产品的维修性参数及要求
4.6保障性 按GJB3872的规定,确定产品的保障性要求
GB/T32525一2016 4.7 测试性 按G;JB2547的规定,确定产品的测试性要求 4.8安全性 按GJB900的规定,确定产品的安全性要求
4.9环境适应性 按GJB4239的规定,确定产品的环境适应性要求
4.10电磁兼容性 按GJB151的规定,确定产品的电磁兼容性要求
检验规则 5.1 检验条件 5.1.1检验环境条件 若无特殊规定,检验环境应满足以下要求 a)温度:15C一35C 相对湿度;20%一80%; b e)气压;常压
5.1.2检验用的仪器及设备一般要求 检验用仪器应具备有效的计量检定合格证明,其误差应小于被测产品的误差,其量程应大于被测产 品的量程 5.2出厂检验 出厂检验的项目,要求和方法见表5,各类光电跟踪测量设备根据使用要求,选定相关试验
表5出厂检验项目表 序号 检验项目 要求 检验方法 主要性能 4.1 附录A 般检查 4.2 5,4.2 运输性 4.3 5,4.3 3 可靠性 4.4 5.4.4 维修性 4.5 5,4.5 保障性 4.6 5,4.6 测试性 4.7 5.4.7 安全性 4.8 5,4.8 环境适应性 4.9 5.4.9 电磁兼容性 4.10 5,4.10
GB/T32525一2016 5.3判定规则 5.3.1合格判定 出厂检验的试验应符合表5的规定,若有一项不符合要求,则判定该产品不合格 5.3.2重检 未通过出厂检验的产品,承制方应查明原因,采取措施加以解决,并重新进行检验
5.4检测方法 5.4.1主要性能 主要性能指标测试方法见附录A
-般检查 5.4.2 按4.2)~e)进行目视检查,按4.2n,2)进行操作检查
5.4.3运输性 根据产品运输性要求制定运输性试验大纲对产品的运输性进行评价,运输性试验大纲应包括试验 件的数量及技术状态、试验项目,试验条件、检测项目、评价方法及判别准则
5.4.4可靠性 按GJB899的规定选取试验方案、制定可靠性验证试验大纲对产品的可靠性进行验证
5.4.5维修性 按GJB2072的规定选取验证方法、制定维修性验证试验大纲对产品的维修性进行验证
5.4.6保障性 按GJB3872的规定制定保障性验证试验大纲对产品的保障性进行验证
5.4.7测试性 按GJB2547的规定制定测试性验证试验大纲对产品的测试性进行验证
5.4.8安全性 按GJB900的规定选取验证方法、制定安全性验证试验大纲对产品的安全性进行验证
5.4.9环境适应性 按GJB4239,GJB150.3,GJB150.4,GJB150.9,GJB150.l0,GJB150.11,GJB150.12,GJB150.16 和GJB150.21的规定制定环境适应性验证试验大纲对产品的环境适应性进行验证
5.4.10电磁兼容性 电磁兼容性的试验方法按GJB151的规定进行
GB/T32525一2016 6 交货准备 6.1 标志 设备的标志应符合合同或任务书的规定,图示、标志应符合GB/T191的相关规定,标志应醒目清 晰,牢固
标志的内容包括;产品代号,名称,编号
6.2 包装 设备的包装要求如下 设备的外包装应符合GB/T191的相关规定; a b)包装箱内应有防潮、防振、防腐蚀等措施,并按合同或任务书的规定采取防静电、防污染措施
6.3 装箱 设备的装箱要求如下 设备应装人包装箱内贮存,装箱单应包括产品名称、数量、编号、附件清单、有关文件; a 有防潮、防振、防倒置、防静电等特殊要求的产品,应在箱外贴上明显的标志 b 运输和贮存 6.4 设备的运输和贮存要求如下 装有设备的包装箱,在有关规定的运输条件下应不受损伤,避免雨淋、跌落、长期暴晒和剧烈的 冲击、振动 设备应装人包装箱内贮存,贮存场所应无腐蚀性气体,无强辐射,无明显机械振动
GB/T32525一2016 附 录A 规范性附录 主要性能检验方法 A.1作用距离 A.1.1实验室检测 在实验室内,利用平行光管、目标板和可调节光源模拟被测目标,以信噪比为判断准则对被测设备 的作用距离进行测试
按照尺度学等效缩比的方法选择目标尺寸,使模拟目标在被测摄像系统靶面上 所成像的大小等于真实目标像
按照能量等效的方法确定目标板背景处的透过率和光源的亮度,使模 拟目标和背景在被测摄像系统人瞳处的辐照度分别等于真实目标和背景的辐照度
按图A.1所示连 接测试设备,使被测摄像系统对模拟目标成像,计算机采集并处理目标图像,计算目标的信噪比,若信噪 比大于闵值信噪比则判定被测设备的作用距离满足要求
摄像系统 计算机 光源 目标板 平行光管 图A.1实验室检测作用距离框图 A.1.2外场检测 在合同或任务书规定的测量条件下,在试验场对动态目标进行探测和跟踪,并用GPs实时测量目 标与被测设备的距离,被测设备能够探测到目标并对目标进行跟踪时,GPs测得目标距被测设备的最 远距离,为被测设备的作用距离
A.2测角误差 A.2.1检测架法 A.2.1.1测试步骤 检测架法检测测角误差测试步骤如下 a)搭建检测架 在检测架的不同位置上安装多个焦面位置带有十字丝分划板(或星点板)的平行光管(不少于 5个),模拟不同方向的无穷远目标,其光轴相交于检测架中心
高角平行光管的俯仰角大于 60°,相对水平光管的方位夹角大于45
检测架法测试布局见图A.2:; 标定检测架目标光管 用高精度经纬仪标定各个目标的方位角、俯仰角,并计算水平目标与高角目标的夹角,记为 A,,E),视为近似真值; 被测设备测量高角目标 1 将被测设备置于地基环上,并使其三轴交点位于检测架中心,对被测设备进行精确调平 2)给被测设备各系统加电,检查各系统是否工作正常;
GB/T32525一2016 高且 高角目标3 高角目标2 高角目标4 检测架 水平且 被测设备 水平目标2 地基环 图A.2检测架法检测测角误差布局图 根据被测设备最大保精度角速度和角加速度、高角目标方位角及俯仰角及摄像系统视场 3 设计正弦引导丽数,引导被测设备做正弦运动,且扫过高角目标时的角速度和角加速度均 应达到合同或任务书中规定的最大保精度角迷度和角加迷度,并同步记录B码时间,摄像 系统图像.摄像系统焦距、编码器角座值等信息 对摄像系统图像进行判读得到脱靶量,并计算高角目标的动态测量值 D 被测设备对水平目标进行静态测量,记录方位角A俯仰角E. 计算高角目标与水平目标的夹角值,与近似真值比较得到被测设备的测角误差
A.2.1.2数据处理 检测架法检测测角误差的数据处理方法如下 测量角度合成 通过记录的同一时刻编码器方位和俯仰角度值以及判读的目标脱靶量值,合成被测设备的空 间高角目标的测量值: 1 按式(A.1)式(A.3)进行方位脱靶角水平规划 H=arctan A.1 n(AX×d/' A.2 an(AY×d/f' ==arctan tanH AA=arctan A.3 cosE tanV×sinE 式中: H 方位脱靶角; X 方位脱靶量; d 探测器像元尺寸; 摄像系统焦距; V 俯仰脱靶角; 俯仰脱靶量; 10o
GB/T32525一2016 AA 方位脱靶量投影到水平面角度; E 被测设备视轴俯仰指向角
2 按式(A.4)合成高角目标测量角 =Ai十AA-C/cos(E 一g×tan(E (A.4 =arctan[tan(E十V)×cos(AA] 式中: 被测设备测量高角目标方位角度值 A 被测设备视轴方位指向角; A 方位脱靶量投影到水平面角度; A 被测设备照准差; E 被测设备测量高角目标俯仰角度值 被测设备水平轴倾斜误差; A 被测设备视轴俯仰指向角; E 俯仰脱粑角
b 根据式(A.5)和式(A.6)计算被测设备投影测角误差 [A -A] Ao (A.5 安 (E E)" Eo (A.6 EE 式中 方位投影测角误差; 采样点序号,人=1,2,3,n; 采样点总数; 第k个采样点的合成方位角度值; 被测设备对水平目标方位测量角度值; 被测设备照准差; 水平目标和高角目标方位夹角的标定真值; 俯仰投影测角误差; 第友个采样点的合成俯仰角度值; E 被测设备对水平目标俯仰测量角度值; E8 水平目标和高角目标俯仰夹角的标定真值
E 被测设备指向测角误差 根据投影误差和指向误差的关系,指向误差依据式(A.7)计算得出 =cosE" CA .(A.7 oE 式中: 被测设备空间指向方位测角误差， CA 方位投影测角误差; -高角目标俯仰角度值; E" 被测设备空间指向俯仰测角误差 oE 11
GB/T32525一2016 俯仰投影测角误差
A.2.2光学动态靶标法 A.2.2.1测试步骤 光学动态粑标可以在实验室内模拟空间运动目标及其运动规律,它是实验室内检测光电跟踪测量 设备跟踪性能和测角误差的有效装置
用光学动态靶标检测光电跟踪测量设备测角误差的布局图如图 A.3所示,具体测试步骤如下 光学动态靶标参数标定 当光学动态粑标模拟目标轨迹处于最高点时,记光学动态粑标编码器角度为,则模拟 目标轨迹处于最低点时.光学动态靶标编码器角度为0十180,且这两个位置的模拟目标 的方位角相等
用高精度经纬仪分别测量编码器角度为0和0+180"位置时模拟目标指 向角度值,如果两位置的方位角不相等,则说明靶标编码器角度为0时,模拟目标不是处 于最高点位置,重新调整0值,复测两位置的方位角度值,直到方位角相等,记录此时靶标 编码器角度值为a 平面反射镜 编码器 光电跟踪 测量设备 平行光管 图A.3光学动态靶标法检测测角误差布局图 用高精度经纬仪测量粑标编码器值为
和,十180"位置的模拟目标指向角度值(A E)和(A,E.),按式(A.8)和式(A.9)计算光学动态靶标半锥角a和倾角心 E E (A.8) E
十Ea A.9 式中 -光学动态靶标的半锥角;
-目标在最高点处的俯仰角; 目标在最低点处的俯仰角 Ea a 光学动态靶标的倾角
将被测设备置于地基环上,对被测设备进行精确调平,并使其三轴交点的标志点对准光学动 b 态靶标光锥的顶点; 12
GB/T32525一2016 首先驱动光学动态靶标按较小的角速度转动,待被测设备捕获并对目标稳定跟踪后,逐渐增加 旋转靶标的转速(光学动态靶标以等角速度旋转),直到满足被测设备保精度跟踪角速度或角 加速度; 被测设备自动跟踪光学动态粑标,在B码作用下同步记录光学动态粑标的编码器角度值0，和 被测设备的编码器角度值(A,E)及摄像系统输出图像,经判读图像得到目标脱靶量AXi AY)取其中稳定跟踪段三个周期的数据计算被测设备的测角误差
A.2.2.2数据处理 光学动态靶标法检测测角误差的数据处理方法如下: 光学动态靶标模拟目标空间方位角度真值计算;按式(A.10)和式(A.11)计算光学动态靶标不 a 同编码器角度值0下,模拟目标方位、俯仰角 E=arcsin[cosa×sin十sina×cos×cos(0， 0.(A.10 A=arcsinLsina×sin(0;一0./cosEd
** A.11 式中: 光学动态靶标模拟目标的俯仰角真值; Em 光学动态粑标的半锥角; 光学动态靶标的倾角; 光学动态靶标编码器角度; 0 光学动态靶标模拟目标处于最高点处的编码器角度; 0
光学动态靶标模拟目标的方位角真值
计算被测设备对模拟目标的测量值 b 通过记录的同一时刻编码器方位和俯仰角度值以及判读的目标脱粑量值,合成被测设备对 标模拟目标的测量值: 按式(A.12)一式(A.14)进行方位脱靶角水平规划 1 H，=arctan(AX，×d/' A.12 V，=aretan(AY×d/f') A.13 AA，=arctan[tanH/cosE一tanV×sinE,1 A.14 式中: H -第i帧图像的方位脱靶角; AX -第，图像的方位脱粑量; -探测器像元尺寸; -摄像系统焦距 第，图像的俯仰脱粑角; AY
-第i图像的俯仰脱靶量 AA 第i帧图像的方位脱靶量投影到水平面角度; E 被测设备视轴俯仰指向角
按式(A.15)合成模拟目标的测量角: ×tan(E =A，十AA-C/cos(Em一g Aim im (A.15
+#++ 一arctan[an(E,+V)Xcos(4A. E 式中: -被测设备对模拟目标的方位角测量值; Aim" A -第i帧图像对应的被测设备视轴方位指向角; 第i帧图像的方位脱靶量投影到水平面角度; A 13
GB/T32525一2016 被测设备照准差 被测设备对模拟目标的俯仰角测量值; E 被测设备水平轴倾斜误差; g 第i帧图像对应的被测设备视轴俯仰指向角; ' V 第帧图像的俯仰脱靶角 根据式(A.16)和式(A.17)计算被测设备投影测角误差 (Am A.16 Em) Eim A.17 式中: 方位投影测角误差; A 采样点序号,k=1,2,3,n; 采样点总数; -被测设备对模拟目标的方位角测量值; Aim 光学动态靶标模拟目标的方位角真值; A 俯仰投影测角误差; 彩 E -被测设备对模拟目标的俯仰角渊量值 E 光学动态靶标模拟目标的俯仰角真值 被测设备指向测角误差: 依据投影误差和指向误差的关系,指向误差依据式(A.18)计算得出 [(A An)cosE inm (A.18 式中 被测设备空间指向方位测角误差; on 采样点序号,k=1,2,3n; 采样点总数; n 被测设备对模拟目标的方位角测量值 Am 光学动态靶标模拟目标的方位角真值; A 光学动态靶标模拟目标的俯仰角真值 Em 被测设备空间指向俯仰测角误差; aE 俯仰投影测角误差 自动跟踪误差 A.3 A.3.1测试框图 自动跟踪误差测试框图见图A.！
旋转祝标 光电跟踪渊景系统 数掘处理计算机 图A.4自动跟踪误差测试框图 14
GB/T32525一2016 A.3.2测试步骤 自动跟踪误差测试步骤如下 按图A.4所示放置测试设备,使旋转靶标旋转时形成的光锥点对准被测设备横纵轴几何交点 a 的标志点; b 首先驱动旋转靶标按较小的角速度转动,待被测设备捕获并对目标稳定跟踪后,逐渐增加旋 转粑标的转速(旋转靶标以等角速度旋转),直到满足被测设备保精度跟踪角速度和角加速度 之 被测设备自动跟踪动靶标,同时记录下摄像系统输出图像,数据处理计算机判读图像得到方位 和俯仰脱靶量(公x.,AY),取其中稳定跟踪段三个周期的脱靶量计算最大跟踪误差和随机跟 踪误差
A.3.3数据处理 自动跟踪段基数揪处理如下 根据测试步骤,按式(A.19)和式(A.20)计算跟踪误差 a A.19) /x=aretan(AX，×d/f') O=aretan(Y，×l/f' (A.20 式中: 第i帧图像对应的方位跟踪误差; Ax 第i帧图像的方位脱粑量; Ax 探测器像元尺寸; -摄像系统焦距， 4 第帧图像对应的俯仰跟踪误差; 4Y 第帧图像的俯仰脱靶量 按式(A.21)计算最大跟踪误差: b 公/.=|公/;,A (A.21 max 式中 -最大跟踪误差; Ama 0. -第帧图像对应的方位跟踪误差; -第i帧图像对应的俯仰跟踪误差; -取绝对值的最大值
对稳定跟踪平稳段三个周期的脱靶量用变量差分法按式(A.22)和式(A.23)计算随机跟踪 误差 A, 0
A.22 n ) 2 A.23 (2p)!/p! 式中 9. 随机跟踪误差 采样点数; 15
GB/T32525一2016 差分阶数; A 跟踪误差高阶差分,建议差分阶数选取2 2的阶乘; (2p！ 的阶乘
p! A.4姿态测量误差 在实验室内用焦面位置安装有姿态板的平行光管模拟无穷远目标的姿态,对光电跟踪测量设备的 姿态测量误差进行检测
姿态板中心带有一个大十字丝为姿态板的坐标系,在坐标系的四个象限有多 个形状各异,不同倾角的矩形目标,各矩形目标的中心线均通过十字丝中心,如图A.5所示
图A.5姿态板示意图 姿态测量误差测试步骤如下 搭建检测架 在检测架上安装焦面位置带有姿态板的平行光管,模拟无穷远目标的姿态,其光轴指向检测架 中心,平行光管的俯仰角大于60°; 标定模拟目标姿态角: b 使全站仪三轴交点位于检测架中心,调平全站仪,对模拟目标姿态进行标定
首先对十字丝 中心进行测量,记录全站仪角度值(A
,E),然后,在姿态板十字坐标系的任意一条线段上选 取n(n>10)个测量点,所选测量点在线段上大致呈均匀分布,依次对各测量点进行测量,记录 各测量点的角度值为(A,E,),i=1,2,3,n; 计算十字丝的倾角真值 按式(A.24)~式(A.25)计算各测量点的坐标(.ri,y). =tanfaretan[tanE/cos(A，一A.]一E}× A.24 =tan(一A.)×cosE十aretanL[CtanE/cos(，一A.门一E . (A.25 cos{aretan[tanE/cos(A，一A.]-E}×
式中: 第i个测量点的》坐标; y E 第i个测量点的俯仰角 厅 第i个测量点的方位角 十字丝中心点的方位角; A
E
十字丝中心点的俯仰角; 16
GB/T32525一2016 -摄像系统焦距; -第i个测量点的r坐标
对测量点坐标(r,,y,)轨迹进行拟合,拟合模型为y=kr十b,参数为十字丝线段的斜率,按 式(A.26)计算十字丝线段倾角0,并作为十字丝姿态的真值: A.26 0=arctan(十m×T 式中: 十字丝线段的倾斜角 十字丝线段的斜率; -目标位于I象限,取0;位于】或皿象限,取l;位于N象限,取2 mm1 圆周率
计算各目标的姿态;姿态板上各目标与十字丝夹角是精确已知的,按式(A.27)可以确定 D 各目标的姿态 0=0十0 A.27 式中: 第i个目标的倾斜角的标定值 0. 十字丝线段的倾斜角， 0 -第;个目标与十字丝之间的夹角 被测设备对模拟目标进行动态测量 1将被测设备置于地基环上,并使其三轴交点位于检测架中心,对被测设备进行精确调平 2)使被测设备各系统加电,检查各系统是否工作正常; 3)根据被测设备最大保精度角速度和角加速度、模拟目标的方位角及俯仰角、摄像系统视场 设计正弦引导函数,引导被测设备做正弦运动,且扫过模拟目标时的角速度和角加速度达 到任务书规定的最大保精度角速度和角加速度; 通过判读所采集存储的图像,计算得到被测设备测量的目标的姿态角0'
根据式(A.28)计算被测设备的姿态测量误差 0一0.3 A.28 ， n 式中 被测设备的姿态测量误差 测量目标总个数 11 被测设备对第i个目标倾斜角度的测量值 第，个目标的倾斜角的标定值 A.5捕获时间 A.5.1测试步骤 捕获时间测试步骤如下 按图A.3所示连接测试设备,使旋转靶标旋转时形成的光锥点对准被测设备横纵轴几何交点 a 的标志点; b)调整被测设备指向,使模拟目标能够穿过设备中心视场,设置被测设备工作模式为自动跟踪 模式 驱动旋转靶标按合适的角速度转动,待目标穿过被测设备视场时,被测设备对模拟目标捕获并 17
GB/T32525一2016 自动跟踪,实时记录被测设备的图像
A.5.2数据处理 判读被测设备记录的图像,计算被测设备的单次捕获时间
从目标进人被测设备的摄像系统视场 到跟踪误差达到并保持在规定误差范围内所需的最短时间为目标捕获时间
进行多次目标捕获试验 取多次试验捕获时间的平均值作为被测设备的捕获时间
A.6捕获概率 A.6.1 测试步骤 捕获概率测试步骤如下 按图A.3所示连接测试设备,使旋转靶标旋转时形成的光锥点对准被测设备横纵轴几何交点 a 的标志点; b调整目标亮度,使被测设备输出图像的信噪比大于5; 调整被测设备指向,使模拟目标能够穿过被测设备中心视场,设置被测设备工作模式为自动跟 踪模式 驱动旋转靶标按合适的角速度转动,待目标穿过被测设备视场时,被测设备对模拟目标捕获 dD 并跟踪,实时记录被测设备的图像
A.6.2数据处理 被测设备对目标多次进行捕获,捕获成功次数与总次数比值即为目标捕获概率
A.7摄像系统 焦距 A.7.1 A.7.1.1测试框图 测试框图见图A.6
摄像系统 计算机 光× 星点板 平行光管 转台 图A.6焦距测试框图 A.7.1.2测试步骤 摄像系统的焦距测试步骤如下 按图A.6所示连接测试设备,星点板精确地调焦至平行光管焦面上,摄像系统的人瞳位于转台 a 的旋转中心
调整平行光管、摄像系统及转台的相对位置,使平行光管和摄像系统的光轴平 行,两者均于转台的旋转轴线垂直; 旋转转台使星点目标成像在摄像系统视场中心,计算机采集图像并判读得到星点像的位置， 记为(royo),记录转台角度值p; 18
GB/T32525一2016 转动转台,使星点目标成像在摄像系统边缘视场,计算机采集图像并判读得到星点像的位置， 记为(.r1,yi),记录转台角度值91
A.7.1.3数据处理 根据测试步骤,按式(A.29)计算被测摄像系统的焦距 d×.r = 一.r r A.29 tan(lg1一| 式中: 摄像系统焦距; 探测器像元尺寸; 目标在摄像系统边缘视场时的x方向坐标 目标在摄像系统视场中心时的x方向坐标 目标在摄像系统边缘视场时的y方向坐标; V -目标在摄像系统视场中心时的y方向坐标; -目标在摄像系统边缘视场时转台角度值; 91 -目标在摄像系统视场中心时转台角度值
90 A.7.2相对孔径 A.7.2.1测试框图 测试框图见图A.7
被测 显微测量 光x 漫透屏 光学系统 系统 图A.7入瞳直径测试框图 A.7.2.2测试步骤 相对孔径测试步骤如下 将一块漫透屏放在被测光学系统的像方空间,光源经此屏以漫射光照亮被测光学系统的有效 a 光闹; b)用显微测量系统在被测光学系统物方直接对有效光阑的像(即人瞳)调焦,以能清晰地看到其 边缘; 沿垂直于被测光学系统光轴的方向移动显微镜,先后对准人瞳直径方向两个边缘,测量得到的 两读数之差就是被测光学系统的人瞳直径D
A.7.2.3数据处理 摄像系统的相对孔径为光学系统的人幢直径D与A.7.1.3中所测的焦距'的比值
A.7.3视场 A.7.3.1测试框图 视场测试框图见图A.8
19
GB/T32525一2016 单星模拟器 摄像系统 二维转台 图A.8视场角测试框图 A.7.3.2测试步骤 对摄像系统的视场角测试步骤如下 a)按图A.8所示搭建测试光路,将摄像系统安装于二维转台之上,并使其后节点与二维转台回转 中心重合 将单星模拟器安放在摄像系统物方,调整摄像系统位置,转动转台,使星点在摄像系统成像面 上的轨迹与行(列)方向一致; 调整摄像系统使其光轴处于水平状态,摄像系统对星点目标进行成像,转动二维转台方位角使 平行光管星点像分别至摄像系统探测器水平方向的两个边缘,读取二维转台角度值a和a;" 则被测摄像系统水平方向的视场角见式(A.30) A.0 a=la1一aa 式中: -摄像系统水平方向视场角; -摄像系统水平方向边缘视场对应二维转台角度值
,a (Q1 同理,转动二维转台俯仰角使平行光管星点像分别至摄像系统探测器垂直方向的两个边缘， 读取二维转台角度值3和,,则摄像系统垂直方向的视场角见式(A.31) (A.31 8=|一 式中: 8 -摄像系统垂直方向视场角; -摄像系统垂直方向边缘视场对应二维转台角度值 、 A.7.4摄像频率 A.7.4.1测试框图 摄像率测试框图见图A.9
摄像系统 示波器 图A.9摄像频率测试框图 A.7.4.2测试步骤 在时统的同步下用数码管计数板测量摄像系统的摄像频率
当摄像系统帧频使能信号能够外接 时,也可用示波器(或电子计数器)测量摄像系统频的使能信号,测定摄像系统的摄像频率
A.7.5光学系统杂光 按GB/T10988规定的方法进行测试
2o0
GB/T32525一2016 A.7.6光学系统透过率 A.7.6.1测试框图 光学系统透过率测试框图见图A.10.
积分球 单色仪 狄盛 平行光价 光学系统 光电接收器 图A.10光学系统透过率测试框图 A.7.6.2测试步骤 对光学系统的透过率测试步骤如下 按图A.10所示搭建测试光路,单色仪、平行光管、积分球和光电接收器的工作谱段应包含被测 光学系统的工作谱段,单色仅出射光的波长宽度应小于10nm,狄缝板应精确调焦至平行光作 焦面,平行光管焦距不得小于单色仪出射狭缝高度的30倍,人射光束的直径应是被测光学系 统人廊直径的50% b测量应在黑暗环境下进行,测量装置调整时应注意消除杂光的影响 放置被测光学系统时,应使其光轴与平行光管光轴重合,且应将光学系统孔径光闹调整到 最大; 单色仪出射波长为入的单色光,分别读出光路中无被测光学系统和有被测光学系统时光电接 收器的输出中,和p,并按式(A.32)计算光谐透过率 p -(入 A.32 m 式中: 波长为入时的光谐透过率; r(入 光路中有被测光学系统,波长为入时,光电接收器的输出; 中. 光路中无被测光学系统,波长为入时,光电接收器的输出 pm 被测光学系统在其工作谐段范围内光谱透过率均应满足要求
A.7.7调制传递函数 A.7.7.1测试框图 调制传递函数测试框图见图A.11
均勾匀光源 测试卡 平行光管 摄像系统 数据果集处理 图A.11调制传递函数测试框图 A.7.7.2测试步骤 对摄像系统调制传递函数测试步骤如下 按图A.11连接测试设备; a b)调整光轴、,光睦、焦面到最佳位置; 调节光源使摄像系统工作在线性区; c) 21
GB/T32525一2016 d)调节测试卡的相对位移,使摄像系统的输出信号最大; 读出测试卡透光条带对应的最大输出信号幅度和不透光条带对应的最小输出信号幅度
e A.7.7.3数据处理 a 计算调制度M(Y): 空间频率丫的调制度M()按式A.33)计算 A.33 M(y)=(Uw-U,/Uw十U 式中: M(Y 对应于空间频率y的调制度; 空间频率; Uw -透光条带对应的最大输出值; U -不透光条带对应的最小输出值
b 计算MTF(): 按式(A.34)计算MTF(Y) A.34 MTF()=k'×M(y)/NM() 式中: MTF(y) 对应于空间频率的调制传递函数; 方波测试卡的波形修正系数; M() -对应于空间频率丫的调制度; M.( 对应于空间频率丫的输人信号调制度,由测试卡和平行光管的输出调制度确定
A.8伺服系统 A.8.1 跟踪范围 伺服系统跟踪范围测试步骤如下 通过手动操作单杆控制被测光电跟踪测量设备转动,使被测设备方位轴转至两边极限位置,分 a 别记录编码器输出的方位角度值A1、A.,则Ai~A
即为方位跟踪范围; b)同理,通过手动操作单杆控制被测设备转动,使光电跟踪测量设备俯仰轴转至两边极限位置， 分别记录编码器输出的俯仰角度值E、E,则EE
即为俯仰跟踪范围
A.8.2 数字引导跟踪误差 A.8.2.1测试步骤 数字引导跟踪误差测试步骤如下: 给被测设备加电,检查各分系统工作是否正常; a b 根据被测设备最大保精度角速度和角加速度、跟踪范围、设计正弦引导函数,引导被测设备做 正弦运动,同步记录被测设备运动过程中的绝对时间信息，和编码器的角度信息(A'、E'
A.8.2.2数据处理 数字引导跟踪误差数据处理如下 被测设备实际转动的角位置(A',,E')与给定引导角度值(A,,E,)与之差即为数字引导跟踪 误差; b)取稳定跟踪段3个周期的数据,数字引导跟踪误差绝对值的最大值为被测设备的数字引导跟 22
GB/T32525一2016 踪误差,见式(A.35): A.35 x|lA,一A|E;,一E; 式中 -设备的数字引导跟踪误差; 引导数据的个数; n2 引导角度值; A;,E 实际角位置
A',E' A.8.3保精度工作角速度 根据被测设备保精度工作角速度、高角目标方位角及俯仰角、摄像系统视场设计正弦引导函数,引 导被测设备做正弦运动,且扫过高角目标时的角速度达到合同或任务书规定的最大保精度角速度
在 该条件下检测被测设备的测角误差,数据处理方法同A.2,若测角误差满足技术指标要求,则判定被测 设备的保精度工作角速度满足要求
A.8.4保精度工作角加速度 根据被测设备保精度工作角加速度、高角目标方位角及俯仰角、摄像系统视场设计正弦引导丽数， 引导被测设备做正弦运动,且扫过高角目标时的角加速度达到合同或任务书规定的最大保精度角加速 度
在该条件下检测被测设备的测角误差,数据处理方法同A.2,若测角误差满足技术指标要求,则判 定被测设备的保精度工作角加速度满足要求
A.8.5最小角速度 使被测设备方位以最小的速度平稳转动,记录仪器方位角转动1"时,GPs/B码的时间,计算方位最 小角速度
使被测设备俯仰以最小的速度平稳转动,记录仪器俯仰角转动1"时.GPs/B码的时间,计算俯仰最 小角速度
A.8.6最大角速度 A.8.6.1测试步骤 最大角速度测试步骤如下: 给被测设备加电,检查各分系统工作是否正常; a b使被测设备方位以最高速度旋转,同时记录方位轴编码器角度值和GPS/B码时间信息,按 式(A.36)计算被测设备方位最大角速度: A0 A.36 o 式中 角速度 AG -与A对应的方位编码器角度增量; -采样时间间隔
角速度的稳态值即为方位最大角速度; 23
GB/T32525一2016 d 按照步骤a)e),将方位设置改为俯仰,测试俯仰最大角速度 A.8.7最大角加速度 A.8.7.1测试步骤 最大角加速度测试步骤如下: 给被测设备加电,检查各分系统工作是否正常 a b)在被测设备方位伺服系统速度环上施加瞬间临界饱和电压,同时记录方位轴编码器角度值和 GPS/B码时间信息,按式(A.37)计算被测设备方位角速度: A.37 a 式中: 角速度; 0 与对应的方位编码器角度增量; 采样时间间隔
r 取步骤)速度-时间曲线的线性段,用线性最小二乘法对上升段速度-时间曲线拟合,拟合直线 的斜率即为方位最大角加速度; 按照步骤a)e),将方位设置改为俯仰,测试俯仰最大角加速度
A.8.8过渡时间 A.8.8.1测试步骤 过渡时间测试步骤如下 a)给被测设备加电,检查各分系统工作是否正常; 在线性区内,随动系统定点闭环,在位置环上通过定位方式(方位和俯仰位置阶跃幅值取2") b 控制跟踪系统,记录被测设备的方位和俯仰编码器角度值,得到方位和俯仰的角度-时间曲线; 从被测设备启动到编码器角度值与设定值偏差达到并保持在跟踪误差范围内所需的最短时间 为过渡时间
过渡时间示意图见图A.12,图中AA为阶跃角度值,为被测设备的最大跟踪误 差,为过渡时间 按照步骤a)~e),将方位设置改为俯仰,测试俯仰轴过渡时间
角度/(')4 时间/s 图A.12 过渡时间示意图 A.8.9超调量 A.8.9.1测试步骤 超调量测试步骤如下 24
GB/T32525一2016 给被测设备加电,检查各分系统工作是否正常 a 在线性区内,随动系统定点闭环,在位置环上通过定位方式(方位和俯仰位置阶跃幅值取2° 控制跟踪系统,记录被测设备的方位和俯仰编码器角度值,得到方位和俯仰的角度-时间曲线 被测设备响应值与稳态值的最大偏差与稳态值之比,即为超调量,见图A.13 4(o A(oo 稳态值(/-- OO" A(O)0 时间/s 说明 A( 被测设备的角位置阶跃响应; 被测设备的初始角度值 A(0 A() 被测设备稳定后的角度值 AA， -被测设备响应的最大偏离量 注;稳态值取设定值的士0.5%误差范围内的响应值的平均值 图A.13超调量示意图 A.9GPs/BD/B码时统 A.9.1 守时误差 将被测时统终端和GPs/BD监控频率基准同时接受GPs/BD信号,待系统稳定后,将被测时统终 端断开GPS/BD天线,并切换到守时状态,守时2h后,用示波器测量被测终端信号与GPS/BD监控频 率基准信号间的时间误差
A.9.2站间同步误差 A.9.2.1测试框图 站间同步误差测试框图见图A.14
测量分站1 示波器 测量分站2 图A.14站间同步误差测试框图 25
GB/T32525一2016 A.9.2.2测试步骤 站间同步误差测试步骤如下 a)按图A.l4连接测量分站和测试设备; 分别用1号测量分站和2号测量分站的B码接收GPs/BD信号; b 用同一台示波器的两个通道分别接1号测量分站和2号测量分站的B码输出端,测量两B码 的输出信号的同步误差,即为1号测量分站和2号测量分站的同步误差 d 同理,重复步骤a)c)可以测试其他任意两分站的同步误差; 取各分站间同步误差的最大值作为被测设备的站间同步误差
A.9.3B(c)同步误差 按G;JB2991规定的方法进行测试
A.9.4BAC)同步误差 按GJB2991规定的方法进行测试
A.10视频判读系统 A.10.1 判读方式 通过实际操作检查被测设备的各判读方式
A.10.2判读速度 使被测设备分别工作于自动和半自动的工作方式,判读一定赖数的图像并记录所使用的判读时间 计算判读速度
A.10.3判读误差 用平行光管模拟无穷远目标检测判读误差
首先,使平行光管目标像成像在摄像系统粑面中心,然 后使经纬仪转动a，角,然后判读目标坐标位置,按式(A.38)计算判读误差 A.38 [o0 式中: 判读误差; 测量视场点数; n3 经纬仪转动角度; a rov 瞬时视场角; 目标位置偏差
A.r， A.11图像记录系统 A.11.1 记录速度 使摄像系统和数码显示管在时统终端作用下同步工作,设置摄像系统成像频率和数码显示管的频 率一致,摄像系统对数码显示管成像,图像记录系统实时记录摄像系统图像,检查存储的图像若无丢 26
GB/T32525一2016 则图像记录系统能够实时记录该频率下摄像系统图像
A.11.2记录时间 设置摄像系统频,使其连续成像并记录存储图像,根据存储的图像总帧数及帧频计算记录时间
A.12 电源使用要求 实际操作检查设备在市电及油机供电时功能是否正常
用调压器将市电调偏士10%,检测系统功能是否正常
光电跟踪测量设备通用规范GB/T32525-2016
随着现代科技的发展，光电跟踪测量设备在各个领域中得到广泛应用。为了保证设备质量和性能的稳定，我国制定了GB/T32525-2016《光电跟踪测量设备通用规范》标准，以规范这一行业的生产和使用。
该规范主要包括设备的定义、术语和符号、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等方面。其中，设备的定义对光电跟踪测量设备进行了明确的界定，使得设备的生产和使用更加规范化；术语和符号章节规定了相关术语和符号的含义，为后续的规范使用提供了基础；技术要求章节列举了光电跟踪测量设备的性能、安全、环境适应性等方面的具体要求，有助于提高设备的稳定性和可靠性；试验方法章节规定了光电跟踪测量设备的检测方法，为产品质量的检验提供了标准化的方法。
GB/T32525-2016标准的实施，对于推动我国光电跟踪测量设备产业的发展，提高产品质量和市场竞争力具有重要意义。遵循该标准生产和使用的设备，能够更好地满足用户需求，同时也能够带动相关行业的发展。
总的来说，GB/T32525-2016标准的出台，为光电跟踪测量设备行业带来了明确的生产和使用规范，促进了技术的进步和产品质量的提高。未来，随着科技的不断发展，相关标准也将会不断更新，为这一行业的发展注入新的动力。
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