纳弧度级目标位置信息获取技术研究

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目标位置信息获取是指利用微波、可见光、红外等对目标的位置、位移、速度以及加速度等信息进行获取的技术手段,以便对这些目标实现探测跟踪、定位定轨预报、识别编目、侦察、分析等。遥远目标的位置信息获取技术在民用和军用领域具有重要的应用价值。然而,受CCD响应误差、格点误差、像素加工误差等因素的影响,传统的点目标位置信息获取技术精度一般为微弧度级。  针对CCD自身成像误差这一限制,本文提出了利用激光干涉条纹对CCD误差进行精确标定,并实现纳弧度级位置信息获取的一种方法。该技术主要包括干涉条纹标定CCD、目标入射光场重构、目标位置信息获取三个主要阶段。为了验证该方法的有效性和可行性,首先建立了基于外差干涉条纹标定CCD和入射光场重构的点目标位置信息提取技术理想模型,并仿真验证了千公里外三个目标分别移动不同距离情况下的定位精度。结果表明:经干涉条纹标定CCD后,重构目标光场图像质量得到大幅提升,光学像的定位精度达到微像素级别,千公里外目标位置获取精度可达104m,视向测量精度达到亚纳弧度级别,相比于传统位置信息获取方法,信息提取精度提高了约4-5个数量级。  同时,本文还分析了CCD标定过程中存在的误差源对定位精度的影响,分析结果表明:激光光束频移误差影响较大;热膨胀及球面波近似干涉引起空间频率误差的影响很小;散粒噪声的影响随入射光子数增大而减小,为实验的开展提供有效的理论依据。
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