空间移动物体跟踪和检测是现代工业、航天和军事领域重要的研究课题,落点及空中目标轨迹定位测量是飞行试验及目标搜救测量中不可或缺的环节,由于不同类型装备精度各不相同,落点偏差位置较大,且靶场落点区域位置偏僻、地形复杂,这给装备试验的精确测量带来了很大的难度和挑战。现有的测控设备如雷达、大型光电经纬仪及凝视型测量方式无法满足靶场落点测量机动性需求,本文针对某靶场特定需求设计了一种体积小、机动性高、具备单基站自动跟踪测量功能的交会测量平台,用于落点及目标轨迹的高精度交会定位测量,具有重要的意义和应用前景。1.设计了基于光电跟踪转台的双基站交会测量系统总体方案,研究了双基站交会测量理论模型设计,构建了基于Levenberg-Marquardt算法的双基站交会测量系统现场标定模型,并对基于现场打标的高精度标定方法进行了实现。分析了测量整体误差传播链,对各环节误差进行了溯源,根据任务要求确定了单基站光电跟踪转台的动态性能参数指标,为单基站的设计奠定了基础。2.提出了一种具有分布式、可远控、数据传输稳定的单基站硬件系统方案,对成像系统、驱动模块、视频跟踪器等主要模块进行了系统研究,实现了电源管理、通信、图像控制以及接口和保护电路完整功能,构建出基于STM32F417的单基站光电跟踪转台硬件处理平台系统,为交会测量提供了基础平台。3.建立了交会测量平台单基站软件系统及系统实现方法,开发了伺服驱动、网络通信、成像系统的控制等底层驱动程序。为保证数据传输的实时性,采用UDP协议实现单基站光电跟踪转台与远控计算机的通信,通过对单基站跟踪系统图像外闭环PID控制算法进行设计,结合视频跟踪器的脱靶量输出,在硬件处理平台中进行算法移植,实现了移动目标实时稳定跟踪控制。4.构建了单基站系统实验测试平台,通过软件系统对驱动器PID参数进行了整定,设计了单基站系统动态性能与跟踪性能测试方法,并对设定目标进行了实验测试,结果表明,所设计的单基站软硬件系统可以满足移动目标的跟踪测量,运行稳定,跟踪精度高。以此为基础,建立了交会测量仿真模型,通过MATLAB完成了基于蒙特卡洛法的交会测量模拟仿真,仿真结果表明,在目标距离基站网络30km、20km、10km下,其x、y、z三个坐标实时交会定位精度均小于10m。验证了交会测量平台的可行性,为靶场交会测量奠定了理论基础。