1 西安工业大学 光电工程学院 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西 西安 710021
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
衍射光学元件在光学系统中的应用越来越广泛，对衍射结构的加工质量提出了更高的要求。单点金刚石车削可直接加工出高精度衍射微结构表面，但衍射结构的位置误差和表面质量对其光学性能有较大影响。为了提高衍射光学元件的性能，需要精确控制其车削误差。基于此，分析了影响衍射元件加工质量的因素，建立了揭示位置误差、衍射面形状和刀具半径之间的关系的数学模型，揭示了衍射带位置精度影响规律。通过补偿加工提升基底表面质量来提高衍射曲面面形精度。结合仿真模型与粗糙度影响参数，指导车削刀具半径的选取。最后，基于仿真结果，选择半径为0.02 mm的半圆弧刀具加工，最终加工的衍射元件面形误差为292 nm，衍射环带位置误差最大为55 nm，高度误差最大为16 nm，粗糙度为5.6 nm。实验结果表明，该预测模型可以指导衍射光学元件高精度表面形貌的获取，有利于提高光学系统的成像质量，为高精度衍射光学元件的批量生产提供了技术支持，具有广泛的工程应用价值。
衍射光学元件 环带位置误差 刀具半径 单点金刚石车削 diffractive optical elements band position accuracy tool radius single point diamond turning 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220504
1 中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室，北京 100029
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
3 中国科学院大学集成电路学院，北京 100049
通过对计算全息图检测非球面的误差进行分析，提出了一种用于计算全息图检测非球面过程中图案位置误差引入的波前误差的标定方法。该方法先设计检测过程中所需要的辅助波前和检测波前在计算全息基板上所对应的相位分布，再通过光场叠加的方式得到复合相位。辅助波前用于计算实际位置与设计位置的偏差，进而计算出位置畸变引起的检测误差，并将其从系统中消除。检测波前用于得到与非球面匹配的波前，进而对非球面面形进行检测，并提出了图案位置误差引入的非球面波前差的计算方法。为评估该方法的可行性，将复合相位所对应的计算全息图导入衍射计算软件中进行仿真，同时得到了平面、球面和非球面各个级次的衍射光斑，证明了该方法的正确性。
光学设计 非球面 复合相位 计算全息 图案位置误差 绝对检测
1 华中光电技术研究所- 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
2 海军装备部装备技术合作中心, 北京 100080
地心地固系(Earth-Centered, Earth-Fixed, ECEF)是地理水平系与天文惯性系转换、地球运动参数测量的重要参考系, ECEF下惯性导航误差特性研究尚不充分, 天文/惯性组合机理尚不清晰。给出了ECEF惯性导航计算编排、推导惯导误差方程, 分析了惯导误差特性, 根据惯导误差规律, 推导天文/惯性组合导航原理, 实现ECEF下天文/惯性组合导航算法。仿真结果表明, 基于ECEF系的天文/惯性组合导航算法可有效抑制惯导位置误差振荡幅值, 为海空平台导航信息保障提供有效思路。ECEF System
地心地固系 天文/惯性组合 组合导航 惯导位置误差 参考系 ECEF astronomical/inertial combination integrated navigation inertial navigation position error reference frame
针对“游移系组合+格网系或横向系输出”体制下极区惯性/卫星组合导航系统输出位置误差不断发散的问题, 通过分析和验证横向系或格网系位置误差发散机理, 推导地心地固系(Earth-Centered-Earth-Fixed System, ECEF)下的惯导编排方案和惯导误差方程, 设计ECEF系惯性/卫星组合算法, 解决格网系或横向系输出位置误差发散问题, 为惯性/卫星组合体质下超长航时横向系或格网系输出全球导航打下基础。根据惯导和卫导数据, 对比分析游移系惯性/卫星组合算法和ECEF系惯性/卫星组合算法, 验证ECEF系惯性/卫星组合算法避免位置误差发散的有效性, 结果表明ECEF系下组合方案可较好地避免极区导航输出信息转换引入的位置误差发散问题, 实现极区高精度长时间组合导航。
地心地固系 横向系 组合导航 位置误差 算法 ECEF transverse terrestrial coordinate integrated navigation position error algorithm
1 江苏大学 机械工程学院, 镇江 212013
2 中国科学院 南京天文仪器有限公司, 南京 210042
为了减少多个星敏感器地面热漂移标定时受到不同安装平台的位置误差影响,采取一种多星敏感器地面热漂移标定位置误差检测方法, 进行了理论分析和实验验证, 取得了-25℃~60℃真空状态下系统中基准方棱镜变形的位置偏移量数据, 并进行了标定位置误差精度分析。结果表明, 多星敏感器位置绕各轴产生的最大偏移量分别为-39.341″/℃,-0.060″/℃,-24.137″/℃, 通过建立误差检测模型对位置误差进行计算, 将其从姿态测量结果的偏移量中剔除后获得更准确的星敏感器姿态测量四元数, 剔除位置误差后的系统精度至少提高了11%。该研究在提高星敏感器热漂移标定精度方面具有很好的应用前景。
测量与计量, 标定位置误差, 四元数姿态解算, 星敏感器 measurement and metrology calibration position error quaternion solution attitude star sensor thermal drift
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院 光电工程系， 北京 100191
为提高光纤布拉格光栅(FBG)形状传感器的形状重建精度，减小光栅点的重建位置误差，设计了一种FBG传感元件结构。通过建立传感元件应变传递力学模型，推导出平均应变传递率表达式，并结合传感元件有限元仿真模型，分析了相关结构参数对传感元件应变传递率的影响，将有限元仿真与理论计算结果进行对比，验证了理论模型的有效性。进而分析了应变传递率对传感系统形状重建精度的影响，得出当光栅点应变传递率保持在90%以上时，光栅点的重建位置误差将保持在0.08mm内。该研究表明，通过合理控制影响参数，可有效提高传感元件应变传递效率，减小传感系统形状重建位置误差，从而提高光纤形状传感器的形状重建定位精度。
光纤传感 光纤光栅 应变传递 位置误差 形状重建精度 optical fiber sensing fiber grating strain transfer position error shape reconstruction accuracy
陆军工程大学通信工程学院, 江苏南京 210007
针对采用超宽带 (UWB)信号进行测距定位的无线协同定位网络, 建立目标节点信号发射功率与网络均方位置误差下限的函数关系模型。在目标节点发射总功率受限的情况下, 基于 Stackelberg模型, 结合粒子群算法, 对目标节点的发射功率进行优化分配。仿真表明, 提出的功率优化分配方案相比功率平均分配方案, 使网络均方位置误差下限降低了 3%, 实现网络定位精确度的提高。
超宽带信号 无线协同定位网络 均方位置误差下限 Stackelberg模型 功率优化分配 UWB signal wireless cooperative location network square position error bound Stackelberg game optimal power allocation 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(6): 1006
1 天津津航技术物理研究所，天津 300308
2 中国空间技术研究院卫星应用总体部，北京 100094
3 天津清智科技有限公司 天津 300308
机载红外多光谱扫描仪采用摆扫扫描成像机制，解决了红外光谱相机的光谱分辨率、高空间分辨率和大成像幅宽之间的矛盾，可实现下视和远距离侧视成像。为了实现采集图像无缝拼接的像元级对准，需保证红外光谱仪的角位置信息准确。本文针对机载扫描成像光谱仪的几何定位问题进行分析，指出角位置误差是影响相机几何定位的主要因素，进而采用一种角位置误差的长短周期双重补偿方法，对角位置误差进行补偿。地面测试结果表明，补偿后相机角位置精度提高10倍，且经环境试验验证，角位置误差仍保持稳定。由机载挂飞试验结果表明，后图像相对几何精度优于一个像元(10″)，满足图像拼接的几何定位需求。
机载红外光谱相机 扫描成像 几何定位 角位置误差补偿 airborne infrared spectral camera scan imaging geo-location angular error compensation 红外与激光工程
2019, 48(10): 1013007
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
2 中国科学院光电研究院,北京 100094
3 中国科学院大学, 北京 100049
扫描补偿系统是3DLIF水体测量系统中实现大尺寸平面激光等光程扫描的关键部分，决定了平面激光光束在流体水槽中的定位精度；系统3 000 mm长的光程和500 mm宽的光源使定位精度难以保证。针对该问题，分析了扫描补偿系统中可能存在的误差因素和各项因素之间的影响关系，建立了相关误差模型并进行仿真分析，对得到的误差数据进行了多项式拟合，拟合结果显示，棱镜制造角差和平面反射镜绕z轴的俯仰为影响位置误差的主要因素；为了减小误差，进一步分析拟合结果，得到了两项因素之间的关系表达式，提出了以仿真结果指导装调来减小误差的方法。最终仿真结果显示，通过该方法使平面激光在水槽中的位置误差可以从0.618 mm减小到0.103 mm。
大尺寸平面激光 光程补偿 位置误差 装调 large-scale planer laser optical path compensating localization error alignment
1 海军航空大学, 山东 烟台 264001
2 中国人民解放军92132部队, 山东 青岛 266404
起降引导系统进行岸基标校时, 由于甲板变形, 布设在甲板上用于进行目标定位的激光测距机位置无法精确获得, 存在位置误差, 会严重影响目标定位性能。针对这个问题, 提出了一种混合定位算法, 该算法将非线性方程线性化, 得到最小二乘解, 然后综合考虑测距机位置误差和测距误差, 将误差分量分离后利用加权最小二乘法得到目标位置次优解, 以此次优解作为泰勒级数展开法的迭代初值, 进行迭代运算, 最终得到定位结果。将该混合算法与约束总体最小二乘法及CHAN算法进行仿真对比, 结果表明, 该算法可靠性更高, 定位精度在较高噪声的条件下仍能接近CRLB。
起降引导系统 距离交会 混合定位 位置误差 岸基标校 landing guidance system distance intersection hybrid positioning position error shore-based calibration
