CN103674067B - 一种基于自准直经纬仪传递对准的验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自准直经纬仪传递对准的验证方法，该基于自准直经纬仪传递对准的验证方法包括以下步骤：通过控制台、潜艇运动模拟器和精度评估系统搭建验证系统；试验系统正确组装，运行试验系统并进行数据采集，然后依次完成主惯导初始对准和传递对准，最后使用自准直经纬仪完成传递对准精度的评估；将主惯导系统和子惯导系统安装在高精度三轴转台的机械底板上，建立一个参考基准；使用基于自准直经纬仪的精度评估系统完成传递对准精度的评估。本发明通过搭建基于自准直经纬仪的试验系统，使用基于自准直经纬仪的精度评估系统完成传递对准精度的评估，实现了实验室环境下传递对准精度的评估，能快速准确地估计出初始对准精度。

Description

一种基于自准直经纬仪传递对准的验证方法

技术领域

本发明属于传递对准的实验室验证技术领域，尤其涉及一种基于自准直经纬仪传递对准的验证方法。

背景技术

随着现代战争的发展，潜射导弹已成为日益重要的中等规模打击力量，快速而准确地在潜艇上对其平台惯导系统进行传递对准，成为潜射导弹的一项关键技术。传递对准方案的验证需要潜艇在水下进行实际的传递对准精度试验，从而耗费大量的试验经费。为了节约成本、缩短研制周期，搭建一套完整的实验室传递对准试验系统，在下水之前开展相关的传递对准考核试验工作非常必要。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于自准直经纬仪传递对准的验证方法，旨在解决现有的传递对准方案验证存在的测试成本高，周期长的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于自准直经纬仪传递对准的验证方法，该基于自准直经纬仪传递对准的验证方法包括以下步骤：

步骤一，通过控制台、潜艇运动模拟器和精度评估系统搭建验证系统；

步骤二，试验系统正确组装，运行试验系统并进行数据采集，然后依次完成主惯导初始对准和传递对准，最后使用自准直经纬仪完成传递对准精度的评估；

步骤三，将主惯导系统和子惯导系统安装在高精度三轴转台的机械底板上，建立一个参考基准；

步骤四，使用基于自准直经纬仪的精度评估系统完成传递对准精度的评估，将两台自准直经纬仪安装固定，自准直经纬仪a、b对中，整平；利用自准直经纬仪b得到平台方位棱镜与自准直经纬仪b对准的读数F₁和自准直经纬仪a十字丝与自准直经纬仪b对准的读数F₂，利用自准直经纬仪a得到自准直经纬仪b十字丝与自准直经纬仪a的读数F₃和北向基准与自准直经纬仪a的读数F₄；利用公式c=(F₁-F₂)+(F₃-F₄)-180可以求得传递对准结束后平台方位误差角；在测量时使用测回法，减小误差。

进一步，在步骤一中，验证系统包括：控制台、潜艇运动模拟器与精度评估系统；

控制台，由潜艇运动数据库和传递对准误差模型数据库作为支撑，负责控制整个潜艇运动模拟器的运行轨迹；

潜艇运动模拟器，与控制台连接，用于模拟潜艇的空间运动，可以是高精度三轴转台，模拟潜艇的三自由度角运动；也可以是六自由度转台，同时模拟三轴角运动和三轴线运动；

精度评估系统，与潜艇运动模拟器连接，用于通过对子惯导进行光学瞄准，完成精度评定。

进一步，在步骤二中，传递对准的具体步骤为：

第一步，将主惯导系统和子惯导系统并列安装在摇摆台上；

第二步，将主惯导系统和子惯导系统与数据采集及处理计算机相连接，连接好系统之后，检查系统连接是否正确可靠；

第三步，启动控制台和数据采集计算机，将主、子惯导系统开机，将主惯导系统开机预热，主惯导系统完成初始对准，并进入导航状态；

第四步，控制摇摆台，按照控制台设置的运行模式，模拟潜艇角运动，进行传递对准试验，主、子惯导系统将完成传递对准过程；

第五步，使用自准直经纬仪对传递对准进行精度评估；

第六步，为了使精度更加准确，测量5次～7次，利用测量值的均值来衡量，可用下式求取：

式中ΔH_i为第i次测量值，μ_h为n次测量量的均值。

进一步，在步骤四中，测回法的具体方法为：

第一步，盘左瞄准左边A，读数α₁；

第二步，顺时针瞄准右边B，读数β₁，则上半测回角值γ₁=β₁-α₁；

第三步，倒镜成盘右，瞄准右边B，读数β₂；

第四步，逆时针旋转瞄准左边A，读数α₂，则下半测回角值γ₂=β₂-α₂；

第五步，计算角值：若γ₁-γ₂≤±40″合格，则有γ=(γ₁+γ₂)／2，若γ₁-γ₂≥±40″，则测量不合格，需要重新测。

进一步，在步骤四中，测量误差包括经纬仪垂轴倾斜造成的方位角测量误差，经纬仪测量未对中造成的方位角测量误差和两台经纬仪光学未对准带来的方位角测量误差，利用光学经纬仪测量时，精度为20″～45″。

本发明提供的基于自准直经纬仪传递对准的验证方法，通过搭建基于自准直经纬仪的试验系统，运行试验系统并进行数据采集，完成惯导系统的传递对准，使用基于自准直经纬仪的精度评估系统完成传递对准精度的评估，实现了实验室环境下传递对准精度的评估，适用于实验室环境下传递对准精度的评估，能快速准确地估计出初始对准的精度。本发明的基于自准直经纬仪的传递对准验证方法具有精度高、工作距离大的特点，适用于试验环境较大的条件。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于自准直经纬仪传递对准的验证方法流程图；

图2是本发明实施例提供的传递对准试验系统结构示意图；

图中：1、控制台；2、潜艇运动模拟器；3、精度评估系统；

图3是本发明实施例提供的自准直经纬仪测量原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的基于自准直经纬仪传递对准的验证方法包括以下步骤：

S101：通过控制台、潜艇运动模拟器和精度评估系统搭建验证系统；

S102：试验系统正确组装，运行试验系统并进行数据采集，然后依次完成主惯导初始对准和传递对准，最后使用自准直经纬仪完成传递对准精度的评估；

S103：将主惯导系统和子惯导系统安装在高精度三轴转台的机械底板上，建立一个参考基准；

S104：使用基于自准直经纬仪的精度评估系统完成传递对准精度的评估。

如图2所示，验证系统主要由控制台1、潜艇运动模拟器2与精度评估系统3组成；

控制台1：由潜艇运动数据库和传递对准误差模型数据库作为支撑，负责控制整个潜艇运动模拟器2的运行轨迹；

潜艇运动模拟器2，与控制台1连接，用于模拟潜艇的空间运动，可以是高精度三轴转台，模拟潜艇的三自由度角运动；也可以是六自由度转台，同时模拟三轴角运动和三轴线运动；

精度评估系统3，与潜艇运动模拟器2连接，用于通过对子惯导进行光学瞄准，完成精度评定。

下面结合本发明的具体实施例对本发明做进一步的说明：

本发明具体实施例的步骤为：

步骤一、设计试验验证系统，

如图1所示，整个系统由控制台1、潜艇运动模拟器2与精度评估系统3组成；

控制台1：由潜艇运动数据库和传递对准误差模型数据库作为支撑，负责控制整个潜艇运动模拟器2的运行轨迹；

潜艇运动模拟器2，与控制台1连接，用于模拟潜艇的空间运动，可以是高精度三轴转台，模拟潜艇的三自由度角运动；也可以是六自由度转台，同时模拟三轴角运动和三轴线运动；

精度评估系统3，与潜艇运动模拟器2连接，用于通过对子惯导进行光学瞄准，完成精度评定；

步骤二、设计试验时序，

传递对准试验时序图为

1、将主惯导系统和子惯导系统并列安装在摇摆台上，且保持较近的距离；

2、将主惯导系统和子惯导系统与数据采集及处理计算机相连接，连接好系统之后，检查系统连接是否正确可靠；

3、启动控制台和数据采集计算机，将主、子惯导系统开机，将主惯导系统开机预热，主惯导系统完成初始对准，并进入导航状态；

4、控制摇摆台，使其按照控制台设置的运行模式，模拟潜艇角运动，进行传递对准试验，主、子惯导系统将完成传递对准过程；

5、使用自准直经纬仪对传递对准进行精度评估；

6、为了使精度更加准确，建议测量5次～7次，利用测量值的均值来衡量，可用下式求取：

式中ΔH_i为第i次测量值，μ_h为n次测量量的均值；

步骤三、安装试验设备，

该试验需要大型摇摆台，将潜基平台式惯导系统和武器惯导系统相互刚性地安装在高精度三轴转台的机械底板上，建立一个参考基准，使得对准误差的评估结果具有可比性，所需要的试验设备如表1所示：

表1试验设备

序号	设备	数量
			1	平台式子惯导系统	1套
2	平台式主惯导系统	1套
			3	摇摆台	1套
4	自准直经纬仪	2套
			5	数据线	若干

步骤四、精度评估：

a、试验基础设施和性能测试设备

被试设备(平台式惯导系统)；

自准直经纬仪×2；

北向基准；

b、实施方案

进行实验室静态评估时，在子惯导平台传递对准结束后，利用自准直经纬仪来评估对准的精度；

评估的具体实施过程为：

1、按照图3所示，将两台自准直经纬仪安装固定；

2、将自准直经纬仪a、b对中，整平；

3、利用自准直经纬仪b得到平台方位棱镜与自准直经纬仪b对准的读数F₁和自准直经纬仪a十字丝与自准直经纬仪b对准的读数F₂；

4、利用自准直经纬仪a得到自准直经纬仪b十字丝与自准直经纬仪a的读数F₃和北向基准与自准直经纬仪a的读数F₄；

5、利用公式c=(F₁-F₂)+(F₃-F₄)-180可以求得传递对准结束后平台方位误差角；

6、在测量时建议使用测回法，减小误差；

测回法的具体方法为：

(1)盘左瞄准左边A，读数α₁；

(2)顺时针瞄准右边B，读数β₁，则上半测回角值γ₁=β₁-α₁；

(3)倒镜成盘右，瞄准右边B，读数β₂；

(4)逆时针旋转瞄准左边A，读数α₂，则下半测回角值γ₂=β₂-α₂；

(5)计算角值：若γ₁-γ₂≤±40″合格，则有γ=(γ₁+γ₂)／2，若γ₁-γ₂≥±40″，则测量不合格，需要重新测；

c、测量误差分析

光学经纬仪用于方位角测量，其误差源主要包括经纬仪垂轴倾斜造成的方位角测量误差，经纬仪测量未对中造成的方位角测量误差和两台经纬仪光学未对准带来的方位角测量误差，具体分析如下：

1、经纬仪垂直倾斜造成的方位角测量误差是本发明测量误差的主要来源，它不仅决定于经纬仪的调平度，而且与经纬仪的俯仰角大小有关，设经纬仪调平误差为Δ，经纬仪水平旋转角度为A，经纬仪测量俯仰角为h，则经纬仪方位测量误差近似计算公式为：

Δc=ΔsinAtanh

此项误差一般可以控制在30″以内；

2、经纬仪未对中造成的方位角测量误差，由于是在实验室条件下进行，对中可以很准确，此项误差可以忽略；

3、经纬仪光学对准带来的方位角测量误差一般较小，两台经纬仪为十字丝对准，测量精度很高，控制在15″内应当没问题，综合评估，利用光学经纬仪测量时，其精度为20″～45″。

本发明提供的基于自准直经纬仪的传递对准验证方法精度高、工作距离大，适用于试验环境较大的条件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于自准直经纬仪传递对准的验证方法，其特征在于，该基于自准直经纬仪传递对准的验证方法包括以下步骤：

步骤一，通过控制台、潜艇运动模拟器和精度评估系统搭建验证系统；

步骤二，试验系统正确组装，运行试验系统并进行数据采集，然后依次完成主惯导初始对准和传递对准，最后使用自准直经纬仪完成传递对准精度的评估；

步骤三，将主惯导系统和子惯导系统安装在高精度三轴转台的机械底板上，建立一个参考基准；

步骤四，使用基于自准直经纬仪的精度评估系统完成传递对准精度的评估，将两台自准直经纬仪安装固定，自准直经纬仪a、b对中，整平；利用自准直经纬仪b得到平台方位棱镜与自准直经纬仪b对准的读数F₁和自准直经纬仪a十字丝与自准直经纬仪b对准的读数F₂，利用自准直经纬仪a得到自准直经纬仪b十字丝与自准直经纬仪a的读数F₃和北向基准与自准直经纬仪a的读数F₄；

利用公式c＝(F₁-F₂)+(F₃-F₄)-180可以求得传递对准结束后平台方位误差角；在测量时使用测回法，减小误差；

步骤一中，验证系统包括：控制台、潜艇运动模拟器与精度评估系统；

控制台，由潜艇运动数据库和传递对准误差模型数据库作为支撑，负责控制整个潜艇运动模拟器的运行轨迹；

潜艇运动模拟器，与控制台连接，用于模拟潜艇的空间运动，是高精度三轴转台，模拟潜艇的三自由度角运动；也是六自由度转台，同时模拟三轴角运动和三轴线运动；

精度评估系统，与潜艇运动模拟器连接，用于通过对子惯导进行光学瞄准，完成精度评定；

在步骤二中，传递对准的具体步骤为：

第一步，将主惯导系统和子惯导系统并列安装在摇摆台上；

第二步，将主惯导系统和子惯导系统与数据采集及处理计算机相连接，连接好系统之后，检查系统连接是否正确可靠；

第三步，启动控制台和数据采集计算机，将主、子惯导系统开机，将主惯导系统开机预热，主惯导系统完成初始对准，并进入导航状态；

第四步，控制摇摆台，按照控制台设置的运行模式，模拟潜艇角运动，进行传递对准试验，主、子惯导系统将完成传递对准过程；

第五步，使用自准直经纬仪对传递对准进行精度评估；

第六步，为了使精度更加准确，测量5次～7次，利用测量值的均值来衡量，可用下式求取：

${\mathrm{\μ}}_h=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔH}}_i$

式中ΔH_i为第i次测量值，μ_h为n次测量量的均值；

在步骤四中，测回法的具体方法为：

第一步，盘左瞄准左边A，读数α₁；

第二步，顺时针瞄准右边B，读数β₁，则上半测回角值γ₁＝β₁-α₁；

第三步，倒镜成盘右，瞄准右边B，读数β₂；

第四步，逆时针旋转瞄准左边A，读数α₂，则下半测回角值γ₂＝β₂-α₂；

第五步，计算角值：若γ₁-γ₂≤±40″合格，则有γ＝(γ₁+γ₂)/2，若γ₁-γ₂≥±40″，则测量不合格，需要重新测；

在步骤四中，测量误差包括经纬仪垂轴倾斜造成的方位角测量误差，经纬仪测量未对中造成的方位角测量误差和两台经纬仪光学未对准带来的方位角测量误差，利用光学经纬仪测量时，精度为20″～45″。