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第１８卷第２期 苏州大学学报ｃ自然科学】 Ⅷ．１８． ．２ ２ＯＯ２年４月 ＯＦ ＳＵＺＨＯＵ ＵＩ 晤ｔ５ⅡＹ（Ｈ ｒＩ璃儿 ＡⅢ．砌 文章编号：ｇｘ３０－２０＇７３（２００２）０２－００２１－０４ 水平式光电经纬仪主要性能的分析 张耀明 ，邹丽新 ，沈江。 （１苏州大学现代光学技术研究所，江苏苏州 ２１５００６；２苏州大学理学院物理系，江苏苏州 ２１５１３０６） 摘要：介绍了水平式光电经纬仪的结构形式与特点．分折了该结构形式的跟踪性能，给 出了轴系误差对测角影响的致学模型． 关键词：经纬仪；光电跟踪；测量 中图分类号：ⅡⅣ岫 文棘标识码：Ａ 用于对运动目标跟踪测量的光电经纬仪有多种型式，从轴系类型分类有：地平式、赤道 式、水平式．其中地平式光电经纬仪应用较为广泛，赤道式经纬仪主要用于天文观测．对于水 平式光电经纬仪由于在测量高仰角的运动目标轨迹，特别是实现对人造地球卫星的跟踪测 量具有很好的跟踪性能，在天顶处无跟踪盲区，使人们对此种光电经纬仪给予越来越多的关 注． １结构特点 水平式光电经纬仪的机械轴系主要由经轴和纬轴组成，因两轴线均平行于大地水平面。 人们称之为水平式结构．图１为水平式光电经纬仪原理示意图，图２为外形结构图． 图中设置在上方的纬轴上配有光电探测系统，纬轴的转动使光电探测系统的视轴（电 轴）沿纬度方向移动．设置在下面的经轴转动使探测系统的视轴沿经度方向移动，为了覆盖 整个空域，通常纬轴与经轴不同高，以避开相互之间的遮挡． 运动目标在空间某位置Ｔ可表示为 ＝，（Ｌ，６， ） 其中Ｌ——经度角，６——纬度角， ——测量点到目标的距离． ・收稿Ｅｌ期：２００１—０９—０５ 作者简介：张耀明（１９４４一），男，天津人，研究员，主要从事光电跟踪与探测技术研究 维普资讯 http://www.cqvip.com
苏州大学学报（自然科学） 第培卷 对上还公式求寻，得经轴跟舔角运厦力 圈３ ｖ ＝ ｃ０ｓ２Ｌ 当Ｌ＝０时，角速度有最大值，即 ， 经轴跟踪角加速度为 ：一（ ） ｓｉｎ２Ｌｅｏｓ２Ｌ 当Ｌ＝詈时，可得加速度的最大值： Ａ 一＝０．６５（志） 维普资讯 http://www.cqvip.com
第２期 张耀明，邹丽新．沈江：水平式光电经纬仪主要性能的分析 表１为目标在不同纬度角时经轴最大角速度和最大角加速度 袁１ 不难得知，设备跟踪角速度与目标的线速度和目标到设备的距离有关，同时也与仪器 的经度角和纬度角有关．从式中可以看到在跟踪低纬度角（即高仰角）的运动目标时，其跟 踪角速度较地平式结构低得多，即仪器的纬轴处于小角度时，水平式经纬仪经轴的跟踪角速 度较地平式结构的垂直轴经轴的跟踪角速度低得多，如在高角８ （即纬度角为１ ）时，水平 式经纬仪经轴的跟踪角速度仅为地平式垂直轴的１／６左右 水平式经纬仪在用于跟踪具有 高仰角低相对角速度的运动目标时，其伺服系统的结构可有两种选择．一种为采用力矩电机 直接驱动的结构，也可采用步进电机与蜗轮蜗杆传动链组合的伺服结构，从而为控制系统提 供了多种方案选择，以适于不同的要求． ３ 轴系误差对测角的影响 水平式光电经纬仪的轴系误差包含有：经轴不水平度误差ｒ．、经轴南北不对准度误差 ， 、经轴与纬轴不垂直度误差 、纬轴与视轴不垂直度误差 ． 设视轴指向天顶时，纬度角为００，则 （１）经轴不水平度， 对测角的影响： ｄ ＝杰ｔｓ６， ，＝ １，ｔ 其中，３ｚ．为经轴不水平引起经度角的测量误差， ．为经轴不水平引起纬度角的测量 ．误差． （２）经轴南北不对准度ｒ对测角的影响： １ ＝ ｇ６， ＝ １，ｚ （３）经轴与纬轴不垂直度 对钡ｌ角的影响： ｄ ＝ｖｔｇｂ，ｄｂ＝０ （４）纬轴与视轴不垂直 对测角的影响： ＝志， ＝０ 则轴系误差对测角的影响为 √（ ） ＋（赤ｎ（ｖｔｇｂ） ＋（ ） 维普资讯 http://www.cqvip.com
苏州大学学报（自然科学） 第１８卷 为经度角测量误差， 』２ ２ 以＝√号＋号 占ｂ为纬度角测量误差． 从式中可以看出，当纬度角ｂ变小时，即视轴向天顶靠近时，轴系误差对测角的影响将 变小． ４结论 （１）水平式光电经纬仪在天顶处无跟踪盲区，且在高仰角空域跟踪性能好． （２）在对高仰角空域的目标进行跟踪测量时，该结构形式的轴系误差对测角精度影响 较小，它在跟踪测量卫星方面具有较好的应用前景． （３）该形式的轴系平衡量大，且纬轴绕经轴转动时产生轴向力，易引起纬轴的晃动，该 类型的跟踪速度、加速度的最大值受到较大的． 参考文献 ［１］林钦畅，邓幼俊，陈理强．７个天文台站人卫经纬仪静态系统误差的检测［Ｊ］．云南天文台刊，１９９９，（４） ４８—５２． ［２］张耀明．石松令．双反射镜光电经纬仅测角误差的分析［Ｊ１．光子学报．１９９４，（５）：４５０—４５６． ［３］吴风高天线座结构设计［Ｍ］西安：西北电讯工程学院出版社．１９８６． Ｍａｉｎｆｅａｔａｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｌｅｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅ ｏｆｈｏｒｉｚｏｎ孵 ＺＨＡＮＧ Ｙａｏ－ｍｉｎｇＩ ，Ｚ０Ｕ Ｌｉ．）ｄ ，ＳＨＥＮ Ｊｉａｎｇ’ （１． ｄ哺 ０ｐ 留Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ｓｕ 哪Ｌ Ｙ．．ｓｕ由 ２１５００６．０ ； ２．Ｄｅ ．０ｆ Ｐ ，吕，Ｓｅｈｏｄ ０ｆ ｓｄ．ｓ＿ Ｕｎｉｖ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５００６，Ｏｄｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｔｒｕｃｔｌｌｒｅ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｐｅｃｕｌｉａｒｉｔｙ ｏｆ ｐｈｏｔｏｅｌｅｅｔｒｉｃ ｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｋｉｎｄ，ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｍａｔｈｅｍａｌＪｃｓ ｍｏｄｅｌ Ｑｆ ｍｅａＳｌｔｌｉ￣ｏｆ ａｎｇｋ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｅｌ／ｏｒＢ ｏｆ ａｘｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅ；ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ；ｉｎｅａｓ￣ｌｌｔ （责任编辑：同建兰）
