船用天文测姿系统测量误差影响因素分析.pdf

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1、第39卷第5期2017年5月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．39．NO．5May，2017船用天文测姿系统测量误差影响因素分析杜辉(中国人民解放军92941部队，辽宁葫芦岛125001)摘要：通过分析和推导船用天文测姿系统的各项误差源，建立各项误差与测量误差之间的数学模型，为航姿测量误差的定量计算提供理论基础，并对系统测量误差进行计算，绘制相应的影响曲线。关键词：误差源分析；误差模型；测量精度中图分类号：U666．13文献标识码：A文章编号：1672—7619(2017)05—0148—04doi：10．3404／j．issn．1672—7619．2017

2、．05．030InfluencefactoranalysisofastronomicalatitudecalibratingsystemmeasuringerrorDUHui(No．92941UnitofPLA，Huludao125001，China)Abstract：ThearticleanalysesandconsiderstheerrorsourcesofastronomicalAtimdecalibratingsystem，andbuildsthemathematicmodelsoftherelationshipbetweenthemonomialerrorsandmeasuring

3、error，whichprovidesacademicfoundationforquantificationallycalculationofattitudemeasuringerror．Andthenitcalculatesastronomicalcalibratingsys—temmeasuringerror，protractscorrespondinginfluencingcurve．Keywords：analysisoferrorsource；errormodel；measuringaccuracy0引言扰动误差等【4。7】。对船用惯性导航设备的航向与姿态精度检测手段主要有3种【l。

4、]：以三轴摇摆台为试验平台的陆上模拟检测、以差分GPS为核心的姿态测量和以天文测姿设备作为真值测量设备的海上检测。目前，摇摆台模拟检测存在不能真实反应海上动态和陆上摇摆状态的缺陷；差分GPS测姿系统原理简捷，但GPS接收天线安装误差、船体变形对姿态测量的影响、如何克服多路径效应等难题是制约该方法在工程上推广应用的重要因素。船用天文测姿系统具备双通道同步测星实时输出船体姿态和航向功能，实现高精度、连续天文定姿定向，是海上动态条件下姿态传递精度与基准对准精度的重要考核手段之一，可拓展应用于各种导航设备在动态条件下的姿态精度检测。作为精度检测设备，天文测姿系统的精度指标格外重要，对其测量误差的影响

5、因素进行分析是一项非常重要的工作。天文测姿系统的主要误差源包括轴系误差、时间误差、不同步误差、大气折射修正残差、光电检测误差、测角零位误差、地理位置误差、大气收稿日期：2016—12—15；修回日期：2017—01—10作者简介：杜辉(1979～1，男，硕士，工程师，研究方向为天文导航。1主要误差源由轴系误差引起的测角误差表达式为：AEv=V‘cos(A—Ay)，AAv=V·sin(A—Ay)·tgE，△如2筹螂，㈣△A6=b‘tgE，△E2丢。出式中：矿为垂直轴最大倾角量，(”)；A，为出现矿方向的方位角，(o)；A、E为被测星体的方位角、高度角；b为水平轴不垂直度角量，(”)；C为视准轴

6、不垂直度角量，(”)；f为弧度转化成方位角秒的变换系数。时间误差导致天体地方时角计算误差：△tml=1．002738·At，(2)第39卷杜辉：船用天文测姿系统测量误差影响因素分析·149·不同步误差指脱靶量测量时刻与实时采样时刻不一致造成的脱靶量测量误差。测量数据实时采样时刻是帧同步脉冲前沿，而脱靶量测量时刻是在这一帧的某一时刻，最大误差为一个帧周期，按概率分布考虑，则不同步误差为：盯，=目·T，(3)式中：台为星体转动角速度，(”)／s；T为曝光时间，s。此项误差一般小于0．1”。大气折射修正公式如下：=詈(象-0．00383T)P，(4)2百FI而’【4’修正后残差：Ao-器△Pa—T

7、60．04x0．00383矾(5)式中：P为大气折射修正量，(”)；匕为气压，mmHg；丁为温度，℃。光电检测误差包括目标提取误差、焦距误差等，一般结果精确检测后焦距误差可忽略不计。星光经过大气的折射、散射、吸收后，才能到达光学系统，经过光电转换成数字信号后由计算机进行处理。作为一个光学通道，大气的抖动、湍流、烟雾、上升的热空气、大风等会影响系统的测量精度。大气的不稳定性决定了大气的光学参数的不定性，使得大气