本發(fā)明屬于光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的模擬裝置及該裝置模擬目標(biāo)位置精度的標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

光電探測(cè)跟蹤技術(shù)在光學(xué)測(cè)量、激光雷達(dá)、激光通信等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)是一個(gè)集光學(xué)、機(jī)械、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)等學(xué)科于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，在光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的研制過程中，必須建立相應(yīng)的性能檢測(cè)和驗(yàn)證平臺(tái)，對(duì)光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)及部件的參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)的捕獲、跟蹤性能、測(cè)量精度進(jìn)行室內(nèi)測(cè)試和驗(yàn)證，以保證產(chǎn)品的性能滿足技術(shù)指標(biāo)要求。為實(shí)現(xiàn)對(duì)光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)跟蹤性能和測(cè)量精度的檢測(cè)，需要建立高精度的無窮遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置，以模擬目標(biāo)的視向運(yùn)動(dòng)軌跡、視向運(yùn)動(dòng)角速度、視向運(yùn)動(dòng)角加速度，光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)對(duì)模擬目標(biāo)進(jìn)行閉環(huán)跟蹤與測(cè)量，通過對(duì)跟蹤及測(cè)量數(shù)據(jù)分析完成被測(cè)光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤性能、測(cè)量精度的測(cè)試和評(píng)價(jià)。當(dāng)前，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的方案存在以下缺點(diǎn)：(1)目標(biāo)模擬裝置所模擬目標(biāo)位置精度標(biāo)定困難，沒有有效的標(biāo)定方法，無法對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的精度給予精確評(píng)價(jià)；(2)動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬裝置與被測(cè)設(shè)備之間的位置對(duì)準(zhǔn)困難，增加了使用難度；(3)動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬裝置的可調(diào)參數(shù)少，模擬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)相對(duì)單一，模擬目標(biāo)的角速度和角加速度相關(guān)聯(lián)，無法滿足不同設(shè)備的測(cè)試需求；(4)只能夠模擬目標(biāo)的低頻運(yùn)動(dòng)，無法模擬目標(biāo)的高頻振動(dòng)，模擬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性與目標(biāo)真實(shí)特性有偏差，影響測(cè)試結(jié)果的可信度。如何測(cè)量光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤性能、測(cè)量精度，成為科研工作者面臨的難題。目前，還沒有查到相關(guān)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置及標(biāo)定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置模擬目標(biāo)精度的方法，通過該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置能夠在實(shí)驗(yàn)室對(duì)光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度、測(cè)量精度進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

本發(fā)明所提供的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置，包括自準(zhǔn)直儀、旋轉(zhuǎn)臂、用于安裝自準(zhǔn)直儀和旋轉(zhuǎn)臂的軸系、折轉(zhuǎn)反射鏡、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、絕對(duì)式角位置傳感器、支撐調(diào)節(jié)架及多功能計(jì)算機(jī)，

所述軸系包括固定軸及旋轉(zhuǎn)軸，所述固定軸為中空桿，所述旋轉(zhuǎn)軸為套在中空桿外側(cè)與中空桿同軸的套筒，所述固定軸與旋轉(zhuǎn)軸之間通過軸承對(duì)連接；所述自準(zhǔn)直儀位于中空桿內(nèi)位置固定；所述旋轉(zhuǎn)臂位于自準(zhǔn)直儀的出口處且一端與旋轉(zhuǎn)臂固定連接，所述旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)軸與自準(zhǔn)直儀的光軸同軸，所述旋轉(zhuǎn)臂正對(duì)自準(zhǔn)直儀的光軸處設(shè)置有中心通孔；

所述折轉(zhuǎn)反射鏡的反射面面向中心通孔；

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸從而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)；

所述絕對(duì)式角位置傳感器用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)臂角位置；

所述支撐調(diào)節(jié)架用于改變旋轉(zhuǎn)軸與水平面的夾角；

所述多功能計(jì)算機(jī)分別與自準(zhǔn)直儀、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及絕對(duì)式角位置傳感器連接。

以上為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以完成由于軸系晃動(dòng)所引入的誤差的標(biāo)定，標(biāo)定方法如下：

1)調(diào)整運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置中折轉(zhuǎn)反射鏡的角度，使折轉(zhuǎn)反射鏡的法線平行于自準(zhǔn)直儀光軸；

2)驅(qū)動(dòng)軸系及旋轉(zhuǎn)臂周期性連續(xù)旋轉(zhuǎn)，自準(zhǔn)直儀發(fā)出的平行光束穿過旋轉(zhuǎn)臂的中心通孔經(jīng)折轉(zhuǎn)反射鏡反射后又原路返回至自準(zhǔn)直儀，多功能計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地讀取自準(zhǔn)直儀所測(cè)量的角度誤差數(shù)據(jù)和絕對(duì)式角位置傳感器的測(cè)量值，多功能計(jì)算機(jī)對(duì)角度誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行做傅里葉級(jí)數(shù)展開得，

$E_1\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{a_{01}}{2}+{\Σ}_{i=1}^{\mathrm{\∞}}(a_{i1}\cos i\mathrm{\θ}+b_{i1}\sin i\mathrm{\θ}),$

其中

E₁(θ)為自準(zhǔn)直儀示值；

θ為旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角位置，即絕對(duì)式角位置傳感器的示值；

n為旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一周自準(zhǔn)直儀測(cè)量點(diǎn)數(shù)；

i＝1、2、3……，為展開的各次諧波序號(hào)，i＝1時(shí)，折轉(zhuǎn)反射鏡與旋轉(zhuǎn)臂的不平行度誤差也即是折轉(zhuǎn)反射鏡與旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)軸的不垂直度誤差；i＝2、3……時(shí)，表示高精度軸系的晃動(dòng)、變形引起的折轉(zhuǎn)反射鏡法線與高幀頻自準(zhǔn)直儀光軸的不平行度誤差；

為常數(shù)項(xiàng)，表示自準(zhǔn)直儀光軸與旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)軸的不平行誤差；

去除誤差數(shù)據(jù)中的直流分量和一次諧波分量，余下誤差值為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系的動(dòng)態(tài)誤差，即為由運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系引入的模擬目標(biāo)位置誤差，

$E_1^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=E_1\left(\mathrm{\θ}\right)-\frac{a_{01}}{2}-(a_{11}cos\mathrm{\θ}+b_{11}sin\mathrm{\θ}).$

進(jìn)一步的，為了完成由于軸系晃動(dòng)及旋轉(zhuǎn)臂變形所引入的誤差的標(biāo)定，本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置還包括目標(biāo)模擬反射鏡及目標(biāo)模擬反射鏡調(diào)節(jié)裝置，所述目標(biāo)模擬反射鏡與折轉(zhuǎn)反射鏡位于旋轉(zhuǎn)臂同側(cè)，所述目標(biāo)模擬反射鏡的反射面面向折轉(zhuǎn)反射鏡的反射面且與旋轉(zhuǎn)臂呈一定夾角；所述目標(biāo)模擬反射鏡調(diào)節(jié)裝置用于改變目標(biāo)反射鏡與旋轉(zhuǎn)臂的角度。

對(duì)上述的模擬裝置的軸系精度及旋轉(zhuǎn)臂變形進(jìn)行檢測(cè)的方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

1)調(diào)整運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置中折轉(zhuǎn)反射鏡的角度，使該折轉(zhuǎn)反射鏡位于旋轉(zhuǎn)臂的中心通孔、反射面面向該中心通孔且與旋轉(zhuǎn)臂成45°的位置；

2)調(diào)整運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置中目標(biāo)模擬反射鏡的角度，使目標(biāo)模擬反射鏡垂直于旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)軸；3)驅(qū)動(dòng)軸系及旋轉(zhuǎn)臂進(jìn)行周期性連續(xù)旋轉(zhuǎn)，自準(zhǔn)直儀發(fā)出的平行光束依次穿過旋轉(zhuǎn)臂的中心通孔經(jīng)所述的折轉(zhuǎn)反射鏡反射后入射到所述的目標(biāo)模擬反射鏡上，再經(jīng)該目標(biāo)模擬反射鏡反射后原路返回至自準(zhǔn)直儀，多功能計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地讀取自準(zhǔn)直儀所測(cè)量的角度誤差數(shù)據(jù)和絕對(duì)式角位置傳感器的測(cè)量值，多功能計(jì)算機(jī)對(duì)角度誤差數(shù)據(jù)做傅里葉級(jí)數(shù)展開得，

$E_2\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{a_{02}}{2}+{\Σ}_{i=1}^{\mathrm{\∞}}(a_{i2}\cos i\mathrm{\θ}+b_{i2}\sin i\mathrm{\θ}),$

$a_{02}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_2\left({\mathrm{\θ}}_j\right),$

$a_{i2}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_2\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\cos {\mathrm{i\θ}}_j,$

$b_{i2}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_2\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\sin {\mathrm{i\θ}}_j,$

其中，E₂(θ)為自準(zhǔn)直儀示值；

i＝1、2、3……，為展開的各次諧波序號(hào)，i＝1時(shí)，表示折轉(zhuǎn)反射鏡、目標(biāo)反射鏡與旋轉(zhuǎn)臂的角度誤差；i＝2、3……時(shí)，表示高精度軸系誤差、旋轉(zhuǎn)臂的變形引起模擬目標(biāo)位置誤差；

為常數(shù)項(xiàng)，表示高幀頻自準(zhǔn)直儀光軸與旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)軸的不平行誤差；

θ為旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角位置，即絕對(duì)式角位置傳感器的示值；

n為旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一周自準(zhǔn)直儀測(cè)量點(diǎn)數(shù)；

去除誤差數(shù)據(jù)中的直流分量和基頻分量，剩下的測(cè)試值為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系及旋轉(zhuǎn)臂變形引入的誤差，即為由運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系及旋轉(zhuǎn)臂變形引入的模擬目標(biāo)位置誤差。

$E_2^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=E_2\left(\mathrm{\θ}\right)-\frac{a_{02}}{2}-(a_{12}cos\mathrm{\θ}+b_{12}sin\mathrm{\θ}).$

再進(jìn)一步的，為了完成軸系晃動(dòng)、旋轉(zhuǎn)臂變形及支撐調(diào)節(jié)架變形所引入的誤差的標(biāo)定，本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置還包括輔助反射鏡及標(biāo)定反射鏡，所述輔助反射鏡與折轉(zhuǎn)反射鏡、目標(biāo)模擬反射鏡位于旋轉(zhuǎn)臂同側(cè)，所述輔助反射鏡的反射面背向旋轉(zhuǎn)臂并與旋轉(zhuǎn)臂成一定角度，所述標(biāo)定反射鏡位于自準(zhǔn)直儀光軸的延長(zhǎng)線上，自準(zhǔn)直儀的出射光依次經(jīng)折轉(zhuǎn)反射鏡的折轉(zhuǎn)、目標(biāo)模擬反射鏡的反射、標(biāo)定反射鏡的反射、輔助反射鏡的反射再原路返回構(gòu)成標(biāo)定回路。

對(duì)述的模擬裝置的軸系精度、旋轉(zhuǎn)臂變形及支撐調(diào)節(jié)架變形進(jìn)行檢測(cè)的方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

1)在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的自準(zhǔn)直儀的光軸的延長(zhǎng)線上設(shè)置標(biāo)定反射鏡，

2)驅(qū)動(dòng)軸系及旋轉(zhuǎn)臂進(jìn)行周期性連續(xù)旋轉(zhuǎn)，自準(zhǔn)直儀發(fā)出的平行光束依次穿過旋轉(zhuǎn)臂的中心通孔經(jīng)所述的折轉(zhuǎn)反射鏡反射后入射到所述的目標(biāo)模擬反射鏡上，再經(jīng)該目標(biāo)模擬反射鏡反射后入射到所述的標(biāo)定反射鏡上，再經(jīng)標(biāo)定反射鏡反射后入射到所述的輔助反射鏡上，再經(jīng)輔助反射鏡反射后沿原路返回至自準(zhǔn)直儀，多功能計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地讀取自準(zhǔn)直儀所測(cè)量的角度誤差數(shù)據(jù)和絕對(duì)式角位置傳感器的測(cè)量值，多功能計(jì)算機(jī)對(duì)角度誤差數(shù)據(jù)做傅里葉級(jí)數(shù)展開得：

$E_3\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{a_{03}}{2}+{\Σ}_{i=1}^{\mathrm{\∞}}(a_{i3}\cos i\mathrm{\θ}+b_{i3}\sin i\mathrm{\θ}),$

$a_{03}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_3\left({\mathrm{\θ}}_j\right),$

$a_{i3}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_3\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\cos {\mathrm{i\θ}}_j,$

$b_{i3}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_3\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\sin {\mathrm{i\θ}}_j,$

其中，E₃(θ)為自準(zhǔn)直儀示值；

i＝1、2、3……，為展開的各次諧波序號(hào)，i＝1時(shí)，表示自準(zhǔn)直儀光軸與折轉(zhuǎn)反射鏡、目標(biāo)反射鏡、輔助反射鏡及標(biāo)定反射鏡的角度誤差；i＝2、3……時(shí)，表示軸系、旋轉(zhuǎn)臂的變形、支撐調(diào)節(jié)架變形引起模擬目標(biāo)位置誤差；

θ為旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角位置；

n為旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一周自準(zhǔn)直儀測(cè)量點(diǎn)數(shù)；

去除誤差數(shù)據(jù)中的直流分量和基頻分量，剩下的測(cè)試值為動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬裝置模擬目標(biāo)的位置精度，E₃′(θ)為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系晃動(dòng)、旋轉(zhuǎn)臂變形及支撐調(diào)節(jié)架變形引入的誤差，

$E_3^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=E_3\left(\mathrm{\θ}\right)-\frac{a_{03}}{2}-(a_{13}cos\mathrm{\θ}+b_{13}sin\mathrm{\θ}).$

本發(fā)明具有以下積極效果：

1、本發(fā)明提供了一種新的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置，通過該裝置可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)跟蹤性能和測(cè)量精度的高精度測(cè)試和評(píng)價(jià)。該裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)該結(jié)構(gòu)的軸系的特點(diǎn)是自準(zhǔn)直儀位于中空桿內(nèi)，在目標(biāo)模擬裝置工作時(shí)，自準(zhǔn)直儀不旋轉(zhuǎn)，這樣可以提高目標(biāo)模擬裝置的精度，因?yàn)橄啾扰c反射鏡自準(zhǔn)直儀(或和其功能相同的裝置)通常具有較大的質(zhì)量，若目標(biāo)模擬裝置工作時(shí)自準(zhǔn)直儀旋轉(zhuǎn)，則軸系容易產(chǎn)生形變，自準(zhǔn)直儀也可能發(fā)生形變，影響目標(biāo)模擬裝置的精度。其次，本發(fā)明的軸系結(jié)構(gòu)便于對(duì)目標(biāo)模擬裝置的精度進(jìn)行標(biāo)定和誤差源分離。

(2)目標(biāo)模擬器所模擬目標(biāo)位置精度標(biāo)定方便，精度高，只需要一塊反射鏡，不需要其他任何輔助設(shè)備，基本實(shí)現(xiàn)了自標(biāo)定功能，可用于評(píng)價(jià)光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的測(cè)量精度；

(3)該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置具有模擬目標(biāo)視向可視化指示功能，便于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置與被測(cè)設(shè)備之間的位置對(duì)準(zhǔn)，降低了使用難度和操作要求，有利于提高工作效率；

(4)該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置設(shè)置了多個(gè)調(diào)整環(huán)節(jié)，如支撐調(diào)節(jié)架能夠改變高幀頻自準(zhǔn)直儀出射光的與水平面的夾角，目標(biāo)模擬反射鏡調(diào)節(jié)裝置能夠改變目標(biāo)反射鏡與旋轉(zhuǎn)臂的夾角，改變模擬目標(biāo)視向與高幀頻自準(zhǔn)直儀光軸的夾角，通過這些調(diào)整環(huán)節(jié)可改變模擬目標(biāo)的視向角范圍、視向角速度、視向角加速度，可實(shí)現(xiàn)不同角速度、不同角加速度目標(biāo)的模擬，解決現(xiàn)有方案只能滿足角速度和角加速度兩者之一的問題，可適用于不同工作參數(shù)設(shè)備的測(cè)試需求；

(5)該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置不僅能夠模擬目標(biāo)的低頻運(yùn)動(dòng)，還能夠模擬目標(biāo)的高頻振動(dòng)。

2、本發(fā)明提供的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的精度標(biāo)定方法，可以分別標(biāo)定：

(1)高精度軸系的晃動(dòng)引起的模擬目標(biāo)視向角位置誤差；

(2)高精度軸系的晃動(dòng)及旋轉(zhuǎn)臂變形引起的模擬目標(biāo)視向角位置綜合誤差；

(3)高精度軸系的晃動(dòng)、旋轉(zhuǎn)臂變形及支撐調(diào)節(jié)架變形引起的模擬目標(biāo)視向角位置綜合誤差。

通過以上三種情況誤差的標(biāo)定，不僅可以完成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置模擬目標(biāo)視向角位置的精度，完成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置精度的檢定和評(píng)價(jià)，還可以分離出高精度軸系晃動(dòng)、旋轉(zhuǎn)臂變形、支撐調(diào)節(jié)架變形等因素引入的模擬目標(biāo)視向角位置誤差，為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的維修、方案優(yōu)化和改進(jìn)提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

附圖說明

圖1利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置測(cè)試產(chǎn)品跟蹤精度布局圖；

圖2運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系晃動(dòng)引入誤差標(biāo)定示意圖；

圖3運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系晃動(dòng)及旋轉(zhuǎn)臂變形引入誤差標(biāo)定示意圖；

圖4運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置綜合誤差標(biāo)定示意圖。

具體實(shí)施方式

對(duì)于車載、機(jī)載、球載、艦載、星載光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)而言，工作平臺(tái)振動(dòng)將引起相機(jī)視軸的抖動(dòng)，影響光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤性能和測(cè)量精度，因此運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置不僅應(yīng)能夠模擬目標(biāo)的低頻運(yùn)動(dòng)還應(yīng)能夠模擬目標(biāo)的高頻抖動(dòng)。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置作為測(cè)量設(shè)備對(duì)光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的測(cè)量精度進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，要求其能夠精確給出模擬目標(biāo)的角位置，作為目標(biāo)位置的真值與被測(cè)設(shè)備的測(cè)量值進(jìn)行比較從而給出被測(cè)設(shè)備的測(cè)量誤差，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置對(duì)模擬目標(biāo)角位置的確定精度應(yīng)優(yōu)于被測(cè)設(shè)備測(cè)量精度，因此，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置應(yīng)具有方便對(duì)自身的精度進(jìn)行檢定的特性，即具有可檢定性。為了便于使用，提高工作效率，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置應(yīng)能夠?qū)δM目標(biāo)視向給出可視化指示，便于與被測(cè)設(shè)備的位置對(duì)準(zhǔn)。為了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)精確評(píng)價(jià)光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤性能及測(cè)量精度，給出其在外場(chǎng)的具體性能，在設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置時(shí)需要考慮目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)、被測(cè)設(shè)備工作平臺(tái)的振動(dòng)、被測(cè)設(shè)備的工作角度范圍、工作角速度、工作角加速度、目標(biāo)模擬裝置自身精度的檢定、模擬目標(biāo)視向的可視化指示等因素。

因此運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置應(yīng)具有以下功能：(1)模擬無窮遠(yuǎn)目標(biāo)；(2)模擬目標(biāo)的視向角、視向運(yùn)動(dòng)角速度及視向運(yùn)動(dòng)角加速度，評(píng)價(jià)不同運(yùn)動(dòng)參數(shù)條件下，光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤性能和測(cè)量精度；(3)模擬光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)工作平臺(tái)的振動(dòng)，在較真實(shí)條件下評(píng)價(jià)被測(cè)設(shè)備的跟蹤性能；(4)合理設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的結(jié)構(gòu)，使其自身精度檢定方便快捷；(5)對(duì)模擬目標(biāo)的視向進(jìn)行可視化指示，方便運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置與被測(cè)設(shè)備的位置對(duì)準(zhǔn)，增強(qiáng)可操作性。

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

先請(qǐng)參閱圖1，圖1利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置測(cè)試產(chǎn)品跟蹤精度布局圖。由圖可見，本發(fā)明運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置，其構(gòu)成包括高幀頻自準(zhǔn)直儀1，高精度軸系(包括：軸承對(duì)2和中空桿18)，絕對(duì)式角位置傳感4，導(dǎo)電滑環(huán)3，旋轉(zhuǎn)臂5，輔助反射鏡6，可見光激光器7，夾持連接器8，折轉(zhuǎn)反射鏡9，目標(biāo)模擬反射鏡10，目標(biāo)模擬反射鏡調(diào)節(jié)裝置11，伺服電機(jī)13，齒輪14，齒輪15，支撐調(diào)節(jié)架16，多功能計(jì)算機(jī)17，被測(cè)設(shè)備19組成。

高精度軸系是一個(gè)中空的軸系，由中空桿和軸承對(duì)組成。高幀頻自準(zhǔn)直儀1在中空桿18內(nèi)部，不隨高精度軸系轉(zhuǎn)動(dòng)。高幀頻自準(zhǔn)直儀1具有無窮遠(yuǎn)目標(biāo)模擬和自準(zhǔn)直測(cè)量雙重功能。高幀頻自準(zhǔn)直儀1的光軸、高精度軸系旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)臂5旋轉(zhuǎn)軸三者共軸。

絕對(duì)式角位置傳感器與高精度軸系同軸安裝，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子安裝在高精度軸系中空桿的外徑上，不隨高精度軸系轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子隨高精度軸系同步轉(zhuǎn)動(dòng)，絕對(duì)式角位置傳感器4的功能是實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂5角位置的高精度測(cè)量，也是實(shí)現(xiàn)模擬目標(biāo)角位置高精度模擬的前提條件，是給出模擬目標(biāo)角位置的重要參數(shù)。

導(dǎo)電滑環(huán)3分別與多功能計(jì)算機(jī)和目標(biāo)模擬反射鏡電性連接，實(shí)現(xiàn)多功能計(jì)算機(jī)17和目標(biāo)模擬反射鏡11之間功率和信號(hào)的傳輸，又避免導(dǎo)線纏繞。導(dǎo)電滑環(huán)與高精度軸系同軸安裝，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子安裝在高精度軸系中空桿的外徑上，不隨高精度軸系轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子隨高精度軸系同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

折轉(zhuǎn)反射鏡9安裝在旋轉(zhuǎn)臂5的相對(duì)于所述的高精度軸系另一面上，該折轉(zhuǎn)反射鏡9位于旋轉(zhuǎn)臂5的中心通孔、反射面面向該中心通孔且與旋轉(zhuǎn)臂成45°的位置。折轉(zhuǎn)反射鏡的功能為：反射高幀頻自準(zhǔn)直儀及快速對(duì)準(zhǔn)器的出射光，反射后光束偏轉(zhuǎn)90°，反射后光束與旋轉(zhuǎn)臂平行。

目標(biāo)模擬反射鏡11是一個(gè)具有二維電控調(diào)節(jié)功能能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率振動(dòng)的快速反射鏡，振動(dòng)頻率達(dá)到幾百赫茲，控制精度達(dá)到角秒量級(jí)。目標(biāo)模擬反射鏡11通過目標(biāo)模擬反射鏡調(diào)節(jié)裝置10安裝在旋轉(zhuǎn)臂的一端、反射面面向所述的折轉(zhuǎn)反射鏡9的反射面并與旋轉(zhuǎn)臂5成一定角度。所述的輔助反射鏡6安裝在旋轉(zhuǎn)臂的另一端、反射面背向旋轉(zhuǎn)臂并與旋轉(zhuǎn)臂5成一定角度。目標(biāo)模擬反射鏡和輔助反射鏡的重量和安裝位置可以確保旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)軸的力和力矩平衡。輔助反射鏡的主要功能是輔助構(gòu)成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的標(biāo)定回路，完成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的精度標(biāo)定。

齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由與伺服電機(jī)連接的齒輪14和與旋轉(zhuǎn)臂連接的齒輪15組成，它是伺服電機(jī)13與旋轉(zhuǎn)臂5之間的傳動(dòng)裝置。

高精度軸系在伺服電機(jī)13及齒輪14和齒輪15組成的齒輪組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)絕對(duì)式角位置傳感器4轉(zhuǎn)子、導(dǎo)電滑環(huán)3轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)臂5、安裝在旋轉(zhuǎn)臂上的輔助反射鏡6、折轉(zhuǎn)反射鏡9、目標(biāo)模擬反射鏡10、目標(biāo)模擬反射鏡調(diào)節(jié)裝置11實(shí)現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)動(dòng)，完成模擬目標(biāo)視向的折轉(zhuǎn)。

用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置檢測(cè)光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的測(cè)角精度時(shí)，目標(biāo)模擬反射鏡處于特定位置固定不動(dòng)；用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置檢測(cè)光電探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤性能時(shí)，目標(biāo)模擬反射鏡進(jìn)行高頻振動(dòng)，模擬被測(cè)設(shè)備工作平臺(tái)的高頻振動(dòng)，使模擬目標(biāo)的視向既具有低頻運(yùn)動(dòng)特性又具有高頻運(yùn)動(dòng)特性。

快速對(duì)準(zhǔn)器由可見光激光器8及夾持連接器7組成。通過夾持連接器7將可見光激光器8固定在高精度軸系中空桿的外徑上，且可實(shí)現(xiàn)可見光激光器光軸與高精度軸系轉(zhuǎn)軸平行，快速對(duì)準(zhǔn)器與高幀頻自準(zhǔn)直儀相對(duì)靜止，不隨高精度軸系轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢姽饧す馄?光軸與高幀頻自準(zhǔn)直儀1光軸平行，可見光激光器8的出射激光分別經(jīng)折轉(zhuǎn)反射鏡9、目標(biāo)模擬反射鏡11反射后平行于目標(biāo)光束，從而實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的方向的可視化指示，便于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置與被測(cè)設(shè)備19的位置對(duì)準(zhǔn)。

多功能計(jì)算機(jī)17與絕對(duì)式角位置傳感器4、導(dǎo)電滑環(huán)3、伺服電機(jī)13、高幀頻自準(zhǔn)直儀1電性連接，主要完成對(duì)高精度軸系的旋轉(zhuǎn)速度和加速度進(jìn)行控制，以模擬目標(biāo)不同的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，根據(jù)平臺(tái)振動(dòng)的功率譜密度或振動(dòng)參數(shù)對(duì)目標(biāo)模擬反射鏡11的振動(dòng)進(jìn)行控制，以模擬被測(cè)設(shè)備工作平臺(tái)的高頻振動(dòng)。在對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置標(biāo)定時(shí)，多功能計(jì)算機(jī)17接收高幀頻自準(zhǔn)直儀1的讀數(shù)并完成數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置自身精度的標(biāo)定。

高幀頻自準(zhǔn)直儀1發(fā)出的平行光束依次穿過旋轉(zhuǎn)臂5的中心通孔經(jīng)所述的折轉(zhuǎn)反射鏡9反射后入射到所述的目標(biāo)模擬反射鏡11上，再經(jīng)該目標(biāo)模擬反射鏡11反射形成模擬目標(biāo)光束輸出，高精度軸系帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂5旋轉(zhuǎn)，形成視向以旋轉(zhuǎn)臂5軸為軸的并成錐面分布的模擬目標(biāo)光束分布，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的視向軌跡模擬。

可通過調(diào)整目標(biāo)模擬反射鏡調(diào)節(jié)裝置10改變目標(biāo)反射鏡與旋轉(zhuǎn)臂的角度，通過調(diào)整支撐調(diào)節(jié)架改變旋轉(zhuǎn)臂的軸線與水平面的夾角，從而改變模擬目標(biāo)的視向角范圍，以適應(yīng)不同被測(cè)設(shè)備19的測(cè)量需要，可以完成被測(cè)設(shè)備跟蹤性能、測(cè)量性能的高精度測(cè)量。

對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的精度進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，高幀頻自準(zhǔn)直儀發(fā)出的平行光束依次穿過旋轉(zhuǎn)臂的中心通孔經(jīng)所述的折轉(zhuǎn)反射鏡反射后入射到所述的目標(biāo)模擬反射鏡上，再經(jīng)該目標(biāo)模擬反射鏡反射后入射到所述的標(biāo)定反射鏡上，再經(jīng)標(biāo)定反射鏡反射后入射到所述的輔助反射鏡上，再經(jīng)輔助反射鏡反射后沿原路返回至高幀頻自準(zhǔn)直儀，多功能計(jì)算機(jī)對(duì)高幀頻自準(zhǔn)直儀示值的進(jìn)行采集分析，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置精度的標(biāo)定。

請(qǐng)參閱圖2，圖2是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系晃動(dòng)引入誤差標(biāo)定示意圖。

調(diào)整動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬裝置中折轉(zhuǎn)反射鏡9的角度，使折轉(zhuǎn)反射鏡位于旋轉(zhuǎn)臂5的中心通孔、反射面面向該中心通孔且與旋轉(zhuǎn)臂5成0°的位置，即折轉(zhuǎn)反射鏡9的法線平行于高幀頻自準(zhǔn)直儀光軸。

所述的多功能計(jì)算機(jī)17驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪14和齒輪15組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)高精度軸系2及旋轉(zhuǎn)臂5連續(xù)旋轉(zhuǎn)，高幀頻自準(zhǔn)直儀1發(fā)出的平行光束穿過旋轉(zhuǎn)臂5的中心通孔經(jīng)所述的折轉(zhuǎn)反射鏡9反射后又原路返回至高幀頻自準(zhǔn)直儀1，多功能計(jì)算機(jī)17實(shí)時(shí)地讀取高幀頻自準(zhǔn)直儀1所測(cè)量的角度誤差數(shù)據(jù)和絕對(duì)式角位置傳感器4的測(cè)量值，多功能計(jì)算機(jī)17對(duì)角度誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，旋轉(zhuǎn)臂連續(xù)周期性的旋轉(zhuǎn)下，得到的角度誤差數(shù)據(jù)也是周期性的，對(duì)角度誤差數(shù)據(jù)做傅里葉展開得，

$E_1\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{a_{01}}{2}+{\Σ}_{i=1}^{\mathrm{\∞}}(a_{i1}\cos i\mathrm{\θ}+b_{i1}\sin i\mathrm{\θ})$

其中，E₁(θ)為高幀頻自準(zhǔn)直儀示值，i＝1、2、3……，為展開的各次諧波序號(hào)，為常數(shù)項(xiàng)，θ為旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角位置。

$a_{01}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_1\left({\mathrm{\θ}}_j\right)$

$a_{i1}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_1\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\cos {\mathrm{i\θ}}_j$

$b_{i1}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_1\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\sin {\mathrm{i\θ}}_j$

n為旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一周高幀頻自準(zhǔn)直儀測(cè)量點(diǎn)數(shù)；常數(shù)項(xiàng)為高幀頻自準(zhǔn)直儀光軸與旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)軸的不平行誤差；i＝1時(shí)，折轉(zhuǎn)反射鏡與旋轉(zhuǎn)臂的不平行度誤差，也即是折轉(zhuǎn)反射鏡與旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)軸的不垂直度誤差；i＝2、3……時(shí)，表示高精度軸系的晃動(dòng)、變形引起的折轉(zhuǎn)反射鏡法線與高幀頻自準(zhǔn)直儀光軸的不平行度誤差。

去除誤差數(shù)據(jù)中的直流分量和一次諧波分量，余下誤差值為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系的動(dòng)態(tài)誤差。

$E_1^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=E_1\left(\mathrm{\θ}\right)-\frac{a_{01}}{2}-(a_{11}cos\mathrm{\θ}+b_{11}sin\mathrm{\θ})$

E′₁(θ)為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系誤差，即為由運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系引入的模擬目標(biāo)位置誤差，它是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的重要誤差源之一。

請(qǐng)參閱圖3，圖3是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系晃動(dòng)及旋轉(zhuǎn)臂變形引入誤差標(biāo)定示意圖。

調(diào)整運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置中折轉(zhuǎn)反射鏡9的角度，使該折轉(zhuǎn)反射鏡位于旋轉(zhuǎn)臂5的中心通孔、反射面面向該中心通孔且與旋轉(zhuǎn)臂5成45°的位置；

調(diào)整運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置中目標(biāo)模擬反射鏡調(diào)節(jié)裝置10改變目標(biāo)模擬反射鏡11的角度，使目標(biāo)模擬反射鏡11法線與旋轉(zhuǎn)臂5成0°的位置，即目標(biāo)模擬反射鏡11的法線平行于旋轉(zhuǎn)臂5轉(zhuǎn)軸，即高幀頻自準(zhǔn)直儀1發(fā)出的平行光束依次穿過旋轉(zhuǎn)臂5的中心通孔經(jīng)所述的折轉(zhuǎn)反射鏡9反射后入射到所述的目標(biāo)模擬反射鏡11上，再經(jīng)該目標(biāo)模擬反射鏡11反射后原路返回。

所述的多功能計(jì)算機(jī)17驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪14和齒輪15組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)高精度軸系及旋轉(zhuǎn)臂5連續(xù)旋轉(zhuǎn)，

高幀頻自準(zhǔn)直儀1發(fā)出的平行光束依次穿過旋轉(zhuǎn)臂5的中心通孔經(jīng)所述的折轉(zhuǎn)反射鏡9反射后入射到所述的目標(biāo)模擬反射鏡11上，再經(jīng)該目標(biāo)模擬反射鏡11反射后原路返回至高幀頻自準(zhǔn)直儀1，多功能計(jì)算機(jī)17實(shí)時(shí)地讀取高幀頻自準(zhǔn)直儀1所測(cè)量的角度誤差數(shù)據(jù)和絕對(duì)式角位置傳感器4的測(cè)量值，多功能計(jì)算機(jī)17對(duì)角度誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，旋轉(zhuǎn)臂連續(xù)周期性的旋轉(zhuǎn)下，得到的角度誤差數(shù)據(jù)也是周期性的，對(duì)角度誤差數(shù)據(jù)做傅里葉展開得，

$E_2\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{a_{02}}{2}+{\Σ}_{i=1}^{\mathrm{\∞}}(a_{i2}\cos i\mathrm{\θ}+b_{i2}\sin i\mathrm{\θ})$

其中，E₂(θ)為高幀頻自準(zhǔn)直儀示值，i＝1、2、3……，為展開的各次諧波序號(hào)，為常數(shù)項(xiàng)，θ為旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角位置。

$a_{02}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_2\left({\mathrm{\θ}}_j\right)$

$a_{i2}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_2\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\cos {\mathrm{i\θ}}_j$

$b_{i2}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_2\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\sin {\mathrm{i\θ}}_j$

n為旋轉(zhuǎn)臂5旋轉(zhuǎn)一周高幀頻自準(zhǔn)直儀1測(cè)量點(diǎn)數(shù)；常數(shù)項(xiàng)為高幀頻自準(zhǔn)直儀1光軸與旋轉(zhuǎn)臂5轉(zhuǎn)軸的不平行誤差；i＝1時(shí)，折轉(zhuǎn)反射鏡9、目標(biāo)反射鏡11與旋轉(zhuǎn)臂5的角度誤差；i＝2、3……時(shí)，表示高精度軸系誤差、旋轉(zhuǎn)臂5的變形引起模擬目標(biāo)位置誤差。

去除誤差數(shù)據(jù)中的直流分量和基頻分量，剩下的測(cè)試值為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系、旋轉(zhuǎn)臂5變形引入的誤差。

$E_2^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=E_2\left(\mathrm{\θ}\right)-\frac{a_{02}}{2}-(a_{12}cos\mathrm{\θ}+b_{12}sin\mathrm{\θ})$

E′₂(θ)為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系晃動(dòng)及旋轉(zhuǎn)臂5變形引入的誤差，即為由運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系晃動(dòng)及旋轉(zhuǎn)臂5變形引入的模擬目標(biāo)位置誤差。

請(qǐng)參閱圖4，圖4是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置綜合誤差標(biāo)定示意圖。

在所述的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置的高幀頻自準(zhǔn)直儀1的光軸的延長(zhǎng)線上設(shè)置標(biāo)定反射鏡12，使所述的高幀頻自準(zhǔn)直儀1發(fā)出的平行光束依次穿過旋轉(zhuǎn)臂5的中心通孔經(jīng)所述的折轉(zhuǎn)反射鏡9反射后入射到所述的目標(biāo)模擬反射鏡11上，再經(jīng)該目標(biāo)模擬反射鏡11反射后入射到所述的標(biāo)定反射鏡12上，再經(jīng)標(biāo)定反射鏡12反射后入射到所述的輔助反射鏡6上，再經(jīng)輔助反射鏡6反射后沿原路返回至高幀頻自準(zhǔn)直儀1。

所述的多功能計(jì)算機(jī)17驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪14和齒輪15組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)高精度軸系及旋轉(zhuǎn)臂5連續(xù)旋轉(zhuǎn)，高幀頻自準(zhǔn)直儀1發(fā)出的平行光束依次穿過旋轉(zhuǎn)臂5的中心通孔經(jīng)所述的折轉(zhuǎn)反射鏡9反射后入射到所述的目標(biāo)模擬反射鏡11上，再經(jīng)該目標(biāo)模擬反射鏡11反射后入射到所述的標(biāo)定反射鏡12上，再經(jīng)標(biāo)定反射鏡12反射后入射到所述的輔助反射鏡6上，再經(jīng)輔助反射鏡6反射后沿原路返回至高幀頻自準(zhǔn)直儀1，多功能計(jì)算機(jī)17實(shí)時(shí)地讀取高幀頻自準(zhǔn)直儀1所測(cè)量的角度誤差數(shù)據(jù)和絕對(duì)式角位置傳感器4的測(cè)量值，多功能計(jì)算機(jī)對(duì)角度誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，旋轉(zhuǎn)臂連續(xù)周期性的旋轉(zhuǎn)下，得到的角度誤差數(shù)據(jù)也是周期性的，對(duì)角度誤差數(shù)據(jù)做傅里葉展開得，

$E_3\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{a_{03}}{2}+{\Σ}_{i=1}^{\mathrm{\∞}}(a_{i3}\cos i\mathrm{\θ}+b_{i3}\sin i\mathrm{\θ})$

其中，E₃(θ)為高幀頻自準(zhǔn)直儀示值，i＝1、2、3……，為展開的各次諧波序號(hào)，為常數(shù)項(xiàng)，θ為旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角位置。

$a_{03}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_3\left({\mathrm{\θ}}_j\right)$

$a_{i3}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_3\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\cos {\mathrm{i\θ}}_j$

$b_{i3}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{E}_3\left({\mathrm{\θ}}_j\right)\sin {\mathrm{i\θ}}_j$

n為旋轉(zhuǎn)臂旋5轉(zhuǎn)一周高幀頻自準(zhǔn)直儀1測(cè)量點(diǎn)數(shù)；常數(shù)項(xiàng)為高幀頻自準(zhǔn)直儀1光軸與旋轉(zhuǎn)臂5轉(zhuǎn)軸的不平行誤差；

i＝1時(shí)，高幀頻自準(zhǔn)直儀1光軸與折轉(zhuǎn)反射鏡9、目標(biāo)模擬反射鏡11的位置失調(diào)誤差；i＝1時(shí)，折轉(zhuǎn)反射鏡9、目標(biāo)反射鏡11、輔助反射鏡6及標(biāo)定反射鏡12的角度誤差；i＝2、3……時(shí)，表示高精度軸系晃動(dòng)、旋轉(zhuǎn)臂5的變形、支撐調(diào)節(jié)架16變形引起模擬目標(biāo)位置誤差。

去除誤差數(shù)據(jù)中的直流分量和基頻分量，剩下的測(cè)試值為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置模擬目標(biāo)的位置精度。

$E_3^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=E_3\left(\mathrm{\θ}\right)-\frac{a_{03}}{2}-(a_{13}cos\mathrm{\θ}+h_{3}sin\mathrm{\θ})$

E′₃(θ)為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置高精度軸系晃動(dòng)、旋轉(zhuǎn)臂變形及支撐調(diào)節(jié)架變形引入的誤差，即為由運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬裝置模擬目標(biāo)位置的綜合誤差。其精度必須是被檢測(cè)產(chǎn)品精度的3倍以上，否則難以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。