光电经纬仪的精度检测设备,是伴随着光电经纬仪而发展起来的专用检测仪器设备,由于其应用领域相对单一,必须以光电经纬仪的生产研制为基础;另一方面,其又形成了自身发展体系,这是由于作为检测设备,只有相应指标性能高于光电经纬仪的检测项,才能真实反映光电经纬仪的精度水平。同时,随着近年来光电经纬仪研制水平的提高,对其检测设备也提出了越来越高的要求,检测设备发展的滞后,将直接限制光电经纬仪的发展。基于以上研究目标,新型三轴光学靶标作为一种新研制的光电经纬仪检测设备,能够提供模拟目标复杂多变的运动轨迹,更好符合实际空中目标运动规律,在内场环境下的物理轨迹仿真方面发挥了明显的优势。本文以球坐标空间的目标角运动特性为基础,主要从三轴光学靶标在内场环境下实现目标轨迹的物理仿真,以及在轨迹运动过程中目标出射光线的振动及稳定性问题进行深入研究。论文的研究重点主要叙述如下:依托于新型三轴光学靶标,从功能指标、结构组成等方面介绍了三轴光学靶标的检测原理,在此基础上阐述了影响轴系精度的误差源,并分析了轴系误差对模拟目标出射光线的静态指向精度的影响。将水平匀速圆周轨迹作为典型轨迹分析以光电经纬仪为观测点进行目标跟踪的角速度峰值和角加速度峰值特性。将水平圆周轨迹进行转换,进而确定倾斜平面的等速圆周轨迹、传统靶标的旋转轨迹、定直平飞轨迹以及爬升和俯冲轨迹等多种轨迹的运动特性。结合三轴光学靶标的指标与特点,论述模拟目标与实际空中目标的关系,提出任意轨迹时目标角运动峰值的不等式关系。分析并扩展水平匀速圆周轨迹角运动机动性,提出光电经纬仪跟踪目标的角运动真空区理论,设计并采用两种形式的角运动正弦轨迹实现三轴光学靶标对内场轨迹的物理仿真,提高目标运动的角加速度峰值对于角速度峰值的取值适应性,以满足光电经纬仪检测的机动性条件,提高光电经纬仪跟踪性能评价的准确性。针对三轴光学靶标轨迹仿真的运动过程,考虑轨迹实现的稳定性及靶标结构的振动。将三轴联动系统作为刚体进行运动及动力学分析,确定完成轨迹运动时各轴系所需提供的驱动力矩或驱动力,以及各轴系之间的耦合作用。考虑悬臂梁的弹性变形,建立三轴联动系统的刚体-弹性梁耦合系统动力学模型,对弹性悬臂梁沿y轴和z轴变形以及移动变负载引起的柔性梁振动进行了分析,进而确定结构振动及系统不稳定对目标发生器出射光线的角度定位及指向精度的影响。在上述对轨迹仿真及轨迹实现技术进行分析的基础上,利用光电经纬仪对三轴光学靶标进行跟踪,根据光电经纬仪跟踪目标的角运动机动性指标,首先实现三轴光学靶标对于角运动正弦轨迹的内场物理仿真实验,其次采用凝视的方法对三轴光学靶标进行了稳定性测试实验,通过对三轴光学靶标各轴系单一运动、两两联动和三轴联动等不同的组合测试,分析不同形式运动对测量精度的影响,以及轴系之间的耦合作用。