针对三轴光电跟踪系统对空间目标捕获方案的设计问题, 首先分析了影响三轴光电跟踪系统捕获空间目标存在的误差源并对主要误差进行了误差估计, 即轨道预报误差和三轴指向误差。接着建立了主要误差到不确定区域(Field of uncertain, FOU)的误差传递关系, 利用所建的传递关系计算出了不确定区域, 并根据不确定区域的大小、形状以及分布类型设计搜索扫描方式。以不确定区域形状为椭圆且服从二维正态分布为例, 设计的搜索扫描方式为分行螺旋扫描。最后对该扫描捕获方法进行了数值仿真, 验证了该方法的正确性。经过仿真计算, 在捕获概率为98%的情况下, 目标的平均捕获时间为10.52 s。该方法为三轴光电跟踪系统捕获空间目标提供了一定的理论基础。

为了提高三轴光电跟踪系统的指向精度, 针对三轴光电跟踪系统的光机结构提出了一种具有明确物理意义的指向误差修正模型。首先, 根据四元数的旋转变化方法详细分析了各轴系误差对空间目标指向误差的映射关系表达式, 然后, 通过这些关系式建立三轴光电跟踪系统的指向误差修正模型。实验结果表明, 该方法可以将有效的修正系统指向误差, 且外符合修正精度高于球谐函数指向误差修正模型, 同时该方法在装配调试阶段对预估指向精度具有一定的参考指导作用。