CN102692238B - 一种船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法 - Google Patents

Abstract

一种船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法，采用两台光学经纬仪、四个平面镜、冲击机等装置，通过测量冲击前后惯导冲击隔离器上安装的四个平面镜高低与方位角的变化值，实现对船用惯导冲击隔离器复位精度的检测。利用轻型冲击机模拟船舶受到的冲击环境，对装有冲击隔离器的惯导系统进行冲击试验，利用光学经纬仪测量冲击隔离器上下端安装的四个镜面相对位置变化，计算得到冲击隔离器的复位精度。本发明特别适用于船舶用高精度惯导冲击隔离器复位精度评定，本发明结合惯导冲击试验后定位和速度精度评定，还能够实现对船用惯导抗冲击性能的定量评价。

Description

一种船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法

技术领域

本发明属于船用惯性导航设备抗冲击精度评定技术领域，特别涉及高精度船用惯导系统、光学经纬仪、冲击机、平面镜等测试、检测设备，适用于对冲击隔离器复位精度的评定。

背景技术

船用惯性导航系统具有一次执行任务工作时间长(一次出航执行任务30天左右，惯导重调周期可达14天)、测量精度高的特点，近年来通过旋转调制技术使得船用惯性导航系统精度有显著提升。鉴于船用惯导的使用环境特点，要求其在受到强冲击后仍然能够输出满足精度要求的导航参数，其中惯导姿态精度性能尤为重要，而冲击隔离器的性能很大程度上决定了惯导输出的姿态精度性能，所以对船用惯导冲击隔离器的复位精度进行检测十分重要。

船用惯导冲击隔离器的复位精度检测是一个难点。目前，一般通过两种途径对冲击隔离器冲击后的复位精度进行检测，一种是利用电子水平仪检测冲击隔离器冲击前后的水平复位精度，另外，就是通过光管测量冲击隔离器的复位精度。由于电子水平仪仅能测量惯导冲击隔离器冲击前后的水平姿态复位精度，无法测量冲击隔离器方位角复位精度；而采用光管测量复位精度的方法需要通过附属设备调整光管的高低，测量精度大大受到影响并且不能测量隔离器水平姿态的复位精度。

本专利提出的基于经纬仪与平面镜的冲击隔离器复位精度评定方法克服了上述不足，特别适用于对船用惯导冲击隔离器复位精度进行检测，并且结合GPS等精确位置测量设备，还可实现对船用惯导抗冲击性能的评价，具有其他方法无法比拟的优势。

发明内容

本发明的目的是：克服现有船用惯导系统冲击隔离器复位精度测量方法不健全，提供一种简单适用、精度较高的冲击隔离器复位精度评定方法。通过利用光学经纬仪、冲击机、平面镜等测试、检测设备就可以完成船用惯导系统冲击隔离器复位精度的评定。

本发明的技术解决方案是：针对船用惯导系统冲击隔离器复位精度评定要求，利用冲击机提供冲击环境，采用光学方式测量冲击隔离器上安装的平面镜在冲击前后的角位置关系，从而检测出冲击隔离器的复位精度。

具体的船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法，包括以下步骤：

(1)将平面镜安装到惯性装置的冲击隔离器上下表面的艏向和侧向，尽可能牢固，避免冲击过程中脱落；

(2)选取相对震动较小、利于经纬仪观测的试验场地，测量4个平面镜之间的相对角位置关系(见图2)。其中：

pitch₁₀：平面镜1的高低角初始值，亦即冲击隔离器上端的纵摇初始值。

pitch₂₀：平面镜2的高低角初始值，亦即冲击隔离器下端的纵摇初始值。

roll₃₀：平面镜3的高低角初始值，亦即冲击隔离器上端的横摇初始值。

roll₄₀：平面镜4的高低角初始值，亦即冲击隔离器下端的横摇初始值。

Δhead₀＝alpha₀-beta₀-180，即冲击前平面镜1和2的方位偏差，alpha₀、beta₀为冲击前两台经纬仪转过的角度。

(3)对惯性装置(含冲击隔离器)进行冲击试验；

(4)冲击完成后，将惯性装置重新放置到步骤(2)的试验场地，按照步骤(2)再次对冲击隔离器上安装的4个平面镜的相对角位置关系进行测量。其中：

pitch₁₁：冲击后平面镜1的高低角，亦即冲击后冲击隔离器上端的纵摇值。

pitch₂₁：冲击后平面镜2的高低角，亦即冲击后冲击隔离器下端的纵摇值。

roll₃₁：冲击后平面镜3的高低角，亦即冲击后冲击隔离器上端的横摇值。

roll₄₁：冲击后平面镜4的高低角，亦即冲击后冲击隔离器下端的横摇值。

Δhead₁＝alpha₁-beta₁-180°，即冲击后平面镜1和2的方位偏差，alpha₁、beta₁为冲击后两台经纬仪转过的角度。

(5)计算得到冲击隔离器的复位精度：

Δpitch₁＝pitch₁₁-pitch₁₀，冲击前后冲击隔离器上端纵摇变化值。

Δpitch₂＝pitch₂₁-pitch₂₀，冲击前后冲击隔离器下端纵摇变化值。

Δroll₃＝roll₃₁-roll₃₀，冲击前后冲击隔离器上端横摇变化值。

Δroll₄＝roll₄₁-roll₄₀，冲击前后冲击隔离器下端横摇变化值。

为了得到冲击前后隔离器上下端的姿态角和方位角的相对变化量，将上下端相应变量再进行相减，得到冲击隔离器的复位精度：

Δpitch＝Δpitch₂-Δpitch₁

Δroll＝Δroll₄-Δroll₃

Δhead＝Δhead₁-Δhead₀

其中，Δpitch、Δroll、Δhead即为冲击隔离器的复位精度。

本发明与现有技术相比的优点在于：能够测量出冲击隔离器方位和水平姿态的复位精度，测量不确定度小，室内全天候长期稳定运行，能同时评定多套惯导，提升效率、降低成本。具体表现在以下两点：

(1)采用经纬仪测量冲击前后隔离器的复位精度均方根误差在3″左右，其测量不确定度符合计量校准规范。

(2)在检测冲击隔离器复位精度时，仅用到平面镜、经纬仪等光学设备，测试原理简单、操作方便，具有较好的可操作性。

附图说明

图1惯导平面镜安装示意图；

图2水平角测量示意图；

图3方位角测量示意图。

具体实施方式

本发明以船用惯导、经纬仪、平面镜为测量装置，轻型或中型冲击机为船用惯导物理安装平台，稳固平板为测试平台。具体实施方式如下：

(1)将惯性平台放置在距离地面一定高度的稳固平板上，并在惯性平台隔离器上、下端艏向和侧向安装四个小平面镜。其中，两个平面镜在惯导的艏向、两个平面镜在惯导的侧向。

(2)架设一台经纬仪，分别测量四个平面镜的水平角，记录作为冲击前冲击隔离器的角位置关系；

(3)架设两台经纬仪，其中经纬仪1瞄准平面镜1，经纬仪2瞄准平面镜2，然后两台经纬仪互瞄，记录下两台经纬仪转过的角度，作为冲击前冲击隔离器上下面的方位角位置关系；

(4)将惯性平台安装到冲击机上，按照相关标准进行冲击试验，一般惯导通电状态从三个方向各进行三次冲击试验；

(5)将完成冲击后的惯性平台重新放到平板上，再次利用步骤2和步骤3测试四个平面镜的水平角和平面镜1、2的方位偏差。

(6)计算冲击隔离器冲击前后的复位精度。

上述步骤(1)～(6)步骤，是船用惯导冲击隔离器复位精度评定的试验步骤，涉及到仪器设备的安装方式、冲击试验、数据数据处理的方法。

本发明可以作为一种通用的船用惯导冲击隔离器复位精度评定方法，适合各类惯导隔离器复位精度评定。同样在船用惯导的设计调试阶段，也可以借助此方法，对冲击隔离器的设计性能进行测试。

Claims (6)

1.一种船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法，其特征包括以下步骤： 

(1)将惯性平台放置在距离地面一定高度的稳固平板上，并在惯性平台隔离器上、下端的艏向和侧向安装四个小平面镜；保持同一侧的平面镜(1和2、3和4)法线基本平行，不同侧的平面镜(1和3、2和4)法线基本垂直，并且两组平面镜(1和2、3和4)法线分别与艏向和侧向基本平行； 

(2)利用经纬仪分别测量四个平面镜的高低角，并做记录； 

(3)架设两台经纬仪，其中一台经纬仪瞄准艏向上端的平面镜1，另一台经纬仪瞄准艏向下端的平面镜2，然后两台经纬仪互瞄，记录下两台经纬仪转过的角度； 

(4)将惯性平台安装到冲击机上，进行冲击试验； 

(5)将冲击完的惯性平台重新安装到平板上，按照步骤（2）和步骤（3）测试四个平面镜的高低角和平面镜1、2的方位偏差； 

(6)计算冲击隔离器冲击前后的复位精度。 

2.根据权利要求1所述的船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法，其特征在于：所述步骤(2)测量冲击前冲击隔离器上下表面的相对角位置。 

3.根据权利要求1所述的船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过测量两个艏向平面镜的夹角确定冲击前的方位角。 

4.根据权利要求1所述的船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法，其特征在于：所述步骤(4)根据舰船惯导的重量选择轻型或者中型冲击机，按照冲击试验相关标准进行抗冲击试验。 

5.根据权利要求1所述的船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法，其特征在于：所述步骤(6)比较冲击前后方位角和水平姿态角的变化确定冲击隔离器的复位精度。 

6.权利要求1所述的船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法适用于船用激光陀螺、光纤陀螺、静电陀螺、液浮陀螺惯导系统。