6. Зависимость погрешности измерения координат объекта от погрешности измерения координат изображений визирных целей

Как показывают результаты эксперимента, погрешности измерения ОЭС МТ линейно зависит от погрешности измерения координат изображений визирных целей в плоскости анализа ИОЭП.

Из анализа результатов эксперимента можно сделать следующие выводы.

1. Погрешность измерения углов поворота ₁,₂ относительно OX1,OY1 меньше чем погрешность измерения угла ₃ поворота относительно оси OZ₁.

2. Погрешность измерения координаты по оси OZ (расстояние L до объекта) на порядок превышает погрешность измерения координат по осям OX,OY (смещения в плоскости перемещения).

3. Зависимость погрешности измерения координат от погрешности определения фокусного расстояния (заднего фокального отрезка) нелинейна.

На рисунке 4.7. приведена зависимость для погрешности измерения координаты X0. Зависимости для других линейных координат, а также для погрешностей измерения углов поворота аналогичны.

а)
б)
Рис.4.4. Зависимость величины предельной погрешности измерения координат визирных целей по X,Y координате рис.4.4.а и по координате Z рис.4.4.б от отношения (геометрического шум/сигнал)

Рис.4.5. Зависимость величины предельных погрешностей определения координат X,Y, (рис. 4.4а) и предельной погрешности определения координаты Z (рис. 4.4б) контрольных точек объекта от погрешности установки визирных целей

Рис.4.6 Погрешность измерения углов поворота (см. рис 4.5а) и смещений (см.рис.4.5б) от погрешности измерения координат изображения визирных целей на матричном фотоприемнике для ОЭС МТ «обратной угловой засечки»

Рис. 4.7. Влияние относительной погрешности определения фокусного расстояния на погрешность измерения смещений

8. Резюме по материалам главы

Основные научные выводы изложены в параграфе 4.3. В целом эксперименты с одной стороны подтвердили адекватность модели, а с другой – подтвердили главные выводы, полученные в Главах 2 и 3 в результате аналитического расчета.

• самая большая погрешность определение расстояния до контролируемого объекта и измерения угла скручивания (поворот вокруг оси 0Z)

• ряд погрешностей имеют систематическую природу и могут быть уменьшены, к ним относятся: погрешность определения фокусного расстояния объектива, погрешность установки ВЦ, погрешности связанные с геометрией матрицы.

• большинство погрешностей имеют линейную зависимость, кроме погрешности измерения смещения, зависящей нелинейно от отклонения фокусного расстояния от номинального значения.

3. Результаты экспериментального исследования макета оэс мт

Выявлено, что погрешность измерения макета ОЭС МТ определяется случайной составляющей — погрешностью измерения координат изображений на чувствительной площадке матрице.

Погрешность измерения координат изображения в плоскости анализа, при измерениях по точечному изображению составляла величину сотую долю от размера пикселя.

Значения приведены с доверительной вероятностью 0,997.

Основные результаты экспериментальных исследований ОЭС МТ приведены ниже рис.5 9…5.13, в таблице 2 приведены значения погрешностей для полученных на макете ОЭС МТ и коэффициент пересчёта к реальной системе ОЭС МТ, вместе со значениями пересчитанными к реальной системе. Коэффициент пересчёта был получен на математической модели при подстановки параметров макета и исследуемой ОЭС МТ.

Рис.5.9а. Погрешность измерения углов поворота вокруг оси 0Y от дистанции.

Рис. 5.9б. Погрешность измерения углов поворота вокруг оси 0Y от дистанции после коррекции значений параметров звеньев измерительной цепи ОЭС МТ

Рис.5.10а. Погрешность измерения углов поворота вокруг оси 0X от дистанции.

Рис.5.10б. Погрешность измерения углов поворота вокруг оси 0X от дистанции после коррекции значений параметров звеньев измерительной цепи ОЭС МТ

Рис.5.11а. Погрешность измерения угла поворота вокруг оси 0Z (угол скручивания).

Рис.5.11б. Погрешность измерения угла поворота вокруг оси 0Z (угол скручивания).после коррекции значений параметров звеньев измерительной цепи ОЭС МТ

Рис.5.12а . Зависимость величины погрешностей определения координаты Z от смещения ВЦ вдоль оси 0Z

Рис.5.12б . Зависимость величины погрешностей определения координаты Z от смещения ВЦ вдоль оси 0Z после коррекции значений параметров звеньев измерительной цепи ОЭС МТ

Рис.5.13а. Зависимость величины погрешностей определения координат X,Y, контрольных точек объекта при смещения в поперечной плоскости.

Рис.5.13б. Зависимость величины погрешностей определения координат X,Y, контрольных точек объекта при смещения в поперечной плоскости после коррекции значений параметров звеньев измерительной цепи ОЭС МТ

Таблица 5.1. Результаты экспериментальных исследований макета ОЭС МТ

Исследуемая статическая характеристика		`	коэффициент пересчёта
Смещения вдоль осей OX,OY	x,y = 0,3 мм при флуктуациях z ≤ 3 мм, ≤ 0,3°	x,y=0,4мм	1.46
Смещение вдоль оси OZ,	z = 3 мм при флуктуациях x,y ≤ 3 мм, ≤ 1°	z = 6,6 мм	2.204
Измерение угла поворота вокруг оси OX	0.45° при флуктуациях z ,x,y ≤ 1,5 мм, ≤ 0,1°	≈0.025°	0.048
Измерение угла поворота вокруг оси OY	 = 0,3° при флуктуациях z ,x,y ≤ 0,1 мм, ≤ 0,15°	 = 0,03°	0.048
Измерение угла поворота вокруг оси OZ	 = 0,05° при флуктуациях z ,x,y ≤ 0,1 мм, ≤ 0,15°	 = 0,005°	0.108

Примечание:  - погрешность, полученная на макете ОЭС МТ, ` - погрешность приведённая к реальной ОЭС МТ обеспечения стыковки КА (L = 20 м). При снятии статических характеристик погрешности задания измеряемых величин : линейных - до 0.01 мм (по смешениям x и y) и 1 мм по дистанции L, угловых – не более 1 угл. мин.;

Анализ данных показывает, что экспериментальные данные в достаточной степени согласуются с теоретическими найденными значениями и показывает правильность выбранной математической модели функционирования ОЭС МТ.

Наличие рассогласованности в данных между теоретическими результатами и экспериментальными, полученными на макете и пересчитанные к исследованной ОЭС МТ, объясняется неточным промером параметров макета и теоретическими допущениями в расчёте коэффициентов пересчёта. А так же можно отметить несовпадение по ряду параметров экспериментального макета ОЭС МТ и исследуемой системы.

Результаты экспериментов подтвердили правильность разработанных принципов построения ОЭС МТ и методик расчёта.

Материал для «Математическая модель расчета оптимальных характеристик распределенной оптико-электронной системы мониторинга.»