星间相位干涉仪测角系统设计及精度分析

针对微小卫星编队飞行、星间组网等多星协同任务中的相对测角问题,提出了一种高精度的星间无线电测角系统。该系统的优势是在伪码测距系统的基础上增加两条相同的接收通道,对载波相位值采用相位干涉法得到高精度的星间相对角度值,可以在不增加额外软硬件开销的情况下完成实时性较好的高精度星间相对状态自主测量。从该系统的设计出发,对相位干涉仪测角系统进行了详细的精度分析,推导了链路中各个噪声源的传递函数和理论噪声水平,并搭建实物平台对角度测量精度的理论值和实测值进行比较。结果表明系统对本振相位噪声有抑制作用,热噪声是角度测量的最大噪声源,系统实际测角精度在强信号下可达1.4×10^-3度。     

感应同步器前处理模拟电路误差对系统测量精度影响分析

依据感应同步器的工作原理,分析并验证了跟踪测角系统的稳定性。据此仿真分析了感应同步器前处理电路中信号幅值、相位以及参考信号相位等的误差对系统测量准确度的影响,对理论误差模型进行验证,最终获得了前处理电路误差对系统测角精度影响的计算公式。     

模拟开关调制的幅相转换电路

为了使光栅测角系统获得较高的分辨率,通常采用鉴相式电子细分。这就需要把频率随转速变化、幅值随转角变化的光栅幅值信号变成频率固定、幅值不变、仅电相角随机械转角变化的相位信号。本文介绍了采用模拟开关调制的幅相转换电路的原理,对选频放大器和模拟开关的精度进行了理论分析,并给出了实验结果。     

一种新型多功能精密测角设备

电子象限仪是一种精密测角设备,它利用差动式电容传感器作为零位,采用高准确度光栅盘测角,使其具有测角范围大、准确度高、零位稳定的特点,可实现角度的相对测量和相对于大地水平面的绝对角度测量。     

一种基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法

全球定位系统（GPS）测姿技术主要是利用GPS载波相位和信号功率2种方法，但是测量信息单一且独立，针对旋转载体的测姿问题，提出一种基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法，通过融合GPS接收机天线信号功率和多普勒频率信息测量载体滚转角和滚转角速度。利用当前统计模型对滚转角和滚转角速度测量进行系统建模，根据滚转角预测估计值选取量测量，并提出自适应滤波，采用滚转角加速度估计自适应滤波算法，实现了对系统噪声方差阵的自适应调整，避免了滚转角加速度最值的选取问题，降低了噪声的影响。通过仿真验证了基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法的可行性，结果表明该方法的测量精度高于无迹卡尔曼滤波（UKF）。      

基于双频激光相位测量五轴转台角度定位的误差分析

为提高光学制导仿真用五轴转台角度定位测量精度,提出一种基于双频激光干涉的相位测量方法。结合多齿分度盘搭建双频激光干涉相位测量光路,在五轴转台现场进行测试,并定量分析双频激光测量系统的误差因素。结果表明,结合多齿分度盘可以实现大角度的转台角度定位测量,在每±5°测量范围内,测角误差小于0.5″,可以用于试验室现场五轴转台角度定位的高精度测量。     

全国第二期角度计量测试技术讲习班在连云港举办

由国防科工委长、热、力计量一级站和中国计量测试学会几何量专业委员会角度学组联合举办的全国第二期角度计量测试技术讲习班于1987年8月6日至9月6日在江苏省连云港市举办。参加学习的有44个单位的68名学员。开设的课程有:精密轴系回转精度测量;光栅测角仪器;角度计量在工业中的应用;自准直仪和光学测角仪器等五门课程。     

变态V形轴系回转精度的测定和数据处理

在圆刻度机和光栅盘检验仪等精密仪器中应用一种变态V形轴系(又称V弧轴系),本文介绍了此种轴系角晃动的测定和数据处理,叙述了用三表法测定径向晃动的原理和计算方法,这种方法可以实现伴测件圆度误差和被测轴系径向晃动的误差分离,还介绍了对三表法测量径向晃动的验证工作。文章中还列举了测定数据,计算了这两种晃动的单圈综合晃动量、多圈平均晃动量、双周晃动量及随机晃动量。     

小型数显分度台

对于检测一些大型设备的分度角,如精密镗床的分度台、各种测角转台和大型标准钻模等,常常需要把角度标准器安装在被检设备上对其进行测量。这对普通的测角仪器,如测角仪和光学分度头一类设备都是难以做到的。一则由于仪器本身沉重,不易搬动;二则也不备有安装基准,不易装调。而使用多齿分度台和多面棱体一类标准器,固然可以很方便的安放在被测物上,但是,它们     

位标器陀螺转轴静平衡测试系统设计

为了对位标器陀螺转轴的静不平衡量及其分布的角位置进行测试,研制了一种位标器陀螺转轴静平衡测试系统.该系统通过调整夹具的方向使得位标器的被测轴与转台水平轴平行安装,测控系统驱动转台依次转至预先设定的36个锁定角位置处,在每个锁定角位置处,由伺服控制信号锁定位标器的两个轴后,驱动另外一个被测轴进行正弦小角度转动,通过对被测轴驱动电流测量量的多周期积分就可以得出被测轴此时的静不平衡力矩.转台顺次转过一周后,通过对被测轴所测36个静不平衡力矩及转台锁定角度的最小二乘拟合,可以确定出被测轴的静不平衡量大小及其分布的角位置.最后进行了加载实验及其重复性测试实验,结果表明该测试系统重复测量的静不平衡量测试精度能达到±0.25 mN·m,角位置测试精度能达到±2°,具有较高的测试精度.      

利用GNSS反射信号载波测量湖面高度变化

给出一种利用导航卫星反射信号的载波相位测量光滑湖面高度变化的方法.首先建立载波相位观测方程,通过在直射与反射信号的观测量之间求单差,再在历元间求双差的方法,消除了大量误差并得到了直射与反射信号的几何路径差;然后根据各颗卫星的观测值和高度角等信息计算出湖面高度变化,并把各卫星得到的湖面高度度变化值进行加权平均以提高测量系统的精度和可靠性.仿真验证了方法在-15dB信噪比下达到了毫米级的测量精度.     

测角技术国内外发展概况

叙述了国内外近年来角度测量技术最新发展动态。以列表的形式给出了各种测角技术的技术指标，表中给出的技术指标是指目前同类测角仪的最高水平。将测角技术（测角传感器）分为三大类，即机械式、光学式、电磁式，并在每一大类中又进行了详细分类。在每类测角技术（测角传感器）中，重点叙述了各种测角技术近年来的发展情况，包括技术特点、达到的技术指标。以同类型测角技术的国内发展情况作了对比叙述。给出了有关参考文献供读者参阅。     

2400光栅检验仪

本文介绍了一种检测小直径粗线条光棚盘的仪器。该仪器采用了高精度空气静压气浮轴承,以光栅莫尔条纹作为分度基准,用多个硅光电池进行光电转换,用对径双头读数器拾取被测信号,用双比相电路处理相号。记录器给出误差曲线,并以面板表数字显示误差数值。仪器体积小,精度高,使用方便,工作效率高。     

键槽对称度

对于图1工件,在形位公差标准的检测方案中,对它的检测和计算方法有明确规定。例如(图2),工件基准轴线由V形块模拟。被测中心平面由定位块模拟。调整被测件,使定位块上表面沿径向与平板平行。测量定位块上表面至平板的距离,再将被测件旋转180°后重复上述测量。得到该截面上下两对应点的读数差a。则该截面的对称度误差     

实际入射角的相位干涉仪测角方法

为了提高短距离定位精度,消除采用平行入射假定所引入的计算误差,分析和研究了近似误差对角度估计和解相位模糊的影响;得出了满足平行入射近似的前提条件,为干涉仪的波长、基线长度等参数设计提供了指导依据;提出了实际入射角的相位差估计和相应的角度计算方法,提高了角度估计精度。文章提出的高精度相位干涉仪测角方法,适用于多个运动平台（如卫星、飞行器）的互相定位、航天器交会对接、地面短距离目标定位等测角精度要求高的工程应用。     

面向"CE-3号"软着陆过程的深空网干涉测量技术

针对"CE-3号"探测器软着陆过程中弹道位置测定的问题,利用中国深空网干涉测量测轨数据,论述并验证了应用深空网干涉测量技术支持探月卫星软着陆过程中弹道位置测定的可行性。针对提取同一时刻观测量的两个核心技术,论述了自适应模型重构算法以及干涉相位解模糊算法,克服了软着陆过程航天器机动不确定性恶化轨道预报精度,进而引起相关引导模型失效的问题;利用跟踪过程中目标干涉相位连续特性递推实现干涉相位解模糊。实测数据的处理分析表明,深空网干涉测量数据处理分析精度在0.3ns量级,对应于约30nrad的角位置精度。     

相对差分单向测距(ΔDOR)技术在探月工程中的应用研究

相对差分单向测距(△DOR)是一种高精度测角技术,在深空探测任务的高精度测定轨方案中得到广泛应用.介绍了△DOR测量的基本原理及CCSDS(国际空间数据系统委员会)关于△DOR测量的相关标准.针对中国探月工程月面软着陆任务提出的高精度测定轨要求,分析了△DOR测量的信号形式、工作模式以及测量精度,推导了解模糊过程.研究表明,△DOR测角精度达到25nrad,对应到月球上的距离约为10m.     

相对差分单向测距（△DOR）技术在探月工程中的应用研究

相对差分单向测距（△DOR）是一种高精度测角技术,在深空探测任务的高精度测定轨方案中得到广泛应用．介绍了△DOR测量的基本原理及CCSDS（国际空间数据系统委员会）关于△测量的相关标准．针对中国探月工程月面软着陆任务提出的高精度测定轨要求,分析了△DOR测量的信号形式、工作模式以及测量精度,推导了解模糊过程．研究表明,△DOR测角精度达到25nrad,对应到月球上的距离约为10m．     

基于双镜反射法的亚角秒级小角度测量

针对工程应用中对静态或低频动态微小角度的高精度测量需求，基于双平面镜多次反射增大光线反射角的方法构建了一种二维偏转角度测量装置。分析了双镜反射法的计算原理，提出了一种评价测角不确定度的方法，进行了光路仿真和实测数据的比对，结果表明：利用该方法的测角装置可实现优于0.1″的测角精度，且测量结果稳定可靠，适用于静态或低频动态微小角度的精确测量。     

光栅莫尔条纹信号细分方法设计与Simulink仿真CSCD

根据计量光栅莫尔条纹信号高精度细分的要求,提出了一种基于ADC幅值采样和相位解算的光栅细分方法,并利用Simulink搭建仿真模型,使两路正余弦信号通过正余切变换、幅值采样、固定相位步长细分等处理后输出为两路正交编码信号。仿真实验表明,该细分方法在输入理想信号情况下细分倍数主要与ADC采样精度有关,提高ADC采样位数可有效提高最大细分倍数。通过在两路时变sin/cos信号中添加幅值不等、相位不正交以及高次谐波分量等干扰噪声的仿真实验,验证了该方法的细分精度与信号质量有关。