CN103941751A - 发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，包括发射车控制系统获取回转台横倾角、纵倾角、发射架起竖角、回转角和车体方位角；根据回转台横倾角、回转台纵倾角和回转台回转角，实时解算得到车体横倾角和车体纵倾角；根据车体方位角、横倾角和纵倾角，实时解算发射架预计起竖角和回转台预计回转角；根据车体方位角、横倾角、纵倾角、发射架起竖角和回转角，计算发射架高低角和方位角，作为发射架最终控制精度的判定依据的步骤。其优点和积极效果在于：通过计算发射架高低角和方位角，作为发射架最终控制精度的判定依据，可以克服回转台不水平及车体变形等因素对发射架姿态角带来的影响，提高了瞄准精度。

Description

发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法

技术领域

本发明涉及控制方法，具体涉及一种发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法。

背景技术

发射车倾斜发射是各种火箭弹等经常采用的一种发射方式，为使准确击中目标点，需计算出发射架的射击诸元（即发射架的目标高低角和方位角），并通过控制发射架起竖、回转，使发射架准确地达到射击诸元所规定的位置，故发射架起竖回转的最终瞄准位置精度是影响发射准确度的重要因素。

方向瞄准的回转台不水平，会给瞄准造成很大的偏差，特别是回转台上的耳轴不水平，给方向瞄准造成的偏差尤为突出。通常都采用调平法和瞄准角预修正法，来保证其瞄准精度在一定的范围内。

采用调平法，当发射车不平度较大时，要达到较高的调平精度，不但需要较长的调平时间，而且调平后支腿的受力差别很大，很难满足对各支腿的预定受力的要求。这对于发射车的稳定性和缩短发射准备时间，实现非预设阵地的发射，都极为不利。

采用瞄准角预修正法，依靠纵轴和耳轴上的水平传感器测得的纵轴倾角和耳轴倾角，根据射击诸元计算提供的高低角和方位角，采用坐标变换法求得修正后的高低角和方位角作为实际装订值，发射架依据高低角测量传感器和方位角测量传感器测得数据进行起竖回转，完成高低角和方位角的瞄准。

调平法和瞄准角预修正法在实际应用中最突出问题是发射车并非是一个绝对刚体而是一个弹性体，因而随着高低、方向瞄准的进行，其负载重心位置在不断变化，并且随着装弹量的多少，负载大小也在改变，因而车体产生的变形也在随之变化。这给实际应用带来很大的困难，直接影响了瞄准精度的提高。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，提供发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，发射车可以不进行调平，起竖回转过程中，实时修正发射架姿态角，提高瞄准精度，同时可通过预修正反算判定射击诸元合理性。

为达到上述目的，本发明提供的发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，包括发射车控制系统定义坐标系和控制角度，还包括发射车控制系统安装测量元件，该方法包括如下步骤：

步骤S1，发射车控制系统获取回转台横倾角、纵倾角、发射架起竖角、回转角和车体方位角；

步骤S2，根据回转台横倾角、回转台纵倾角和回转台回转角，实时解算得到车体横倾角和车体纵倾角；

步骤S3，根据车体方位角、横倾角和纵倾角，实时解算发射架预计起竖角和回转台预计回转角；

步骤S4，根据车体方位角、横倾角、纵倾角、发射架起竖角和回转角，计算发射架高低角和方位角，作为发射架最终控制精度的判定依据。

本发明发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，其中所述步骤S1中，发射车控制系统获取回转台横倾角、纵倾角、发射架起竖角、回转角和车体方位角的方法包括：通过寻北仪测得车体方位角；通过角度传感器实时测得回转台横倾角、回转台纵倾角、发射架起竖角和回转台回转角。

本发明发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，其中所述步骤S2中，根据回转台回转角a₂、回转台纵倾角b₃和回转台横倾角c₃，实时解算得到车体纵倾角b₁和车体横倾角c₁的方法分别为：

b₁=ASIN(cosa₂sinb₃+sinc₃sina₂)，

c₁=ASIN(sinc₃cosa₂-sinb₃sina₂)。

本发明发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，其中所述步骤S3中，根据车体方位角、横倾角和纵倾角，实时解算发射架预计起竖角和回转台预计回转角的方法包括：发射车控制系统接收到射击诸元，即发射架目标高低角b、发射架目标方位角SX、车体方位角a₁、车体纵倾角b₁、车体横倾角c₁后，计算回转台回转角a₂和发射架起竖角b₂，预估回转台回转角a₂和发射架起竖角b₂是否在机械限位范围内，即判断装订的射击诸元是否在合理范围内，其中，转台回转角a₂和发射架起竖角b₂分别为：

$a_2=\mathrm{ATAN}\left(\frac{\tan b_1\sin c_1\cos b\cos a-\sin c_1\sin b+\frac{\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}}{\cos b_1}\cos b\sin a}{\cos b_1\cos b\cos a+\sin b_1\sin b}\right)$

$b_2=\mathrm{ASIN}(-\tan b_1\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\cos b\cos a+\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\sin b+\frac{\sin c_1\cos b\sin a}{\cos b_1})$

式中a=SX-a₁。

本发明发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，其中所述步骤S4中，根据车体方位角a₁、发射架起竖角b₂、回转台回转角a₂、车体纵倾角b₁和车体横倾角c₁，在发射车起竖回转动作控制过程中，分别计算在任意位置的发射架方位调转角a、发射架方位角SX和发射架高低角b：

$a=\mathrm{ATAN}\left(\frac{\sin c_1\sin b_2+\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\cos b_2\sin a_2}{{\cos }^2{b}_1\cos b_2\cos a_2-\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\sin b_1\sin b_2+\sin b_1\sin c_1\cos b_2\sin a_2}\right)$

SX=a₁+a

$b=\mathrm{ASIN}(\sin b_1\cos b_2\cos a_2+\sin b_2\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}-\sin c_1\cos b_2\sin a_2).$

本发明发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法的优点和积极效果在于：通过计算发射架高低角和方位角，作为发射架最终控制精度的判定依据，可以克服回转台不水平及车体变形等因素对发射架姿态角带来的影响，提高了瞄准精度。

下面将结合实施例参照附图进行详细说明。

附图说明

图1是起竖角、回转角预估的示意图；

图2高低角、方位角实时修正示意图；

图3是发射架方位调转角、高低角的示意图；

图4是回转台回转角、发射架起竖角的示意图；

图5是车体纵倾角、车体横倾角的示意图；

图6是车体方位角、发射架方位角、发射架方位调转角的示意图；

图7是本发明发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法的流程图。

实施方式

本发明发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，包括定义坐标系和控制角度。其中，定义坐标系和控制角度包括：

发射坐标系OXYZ定义：原点O设在回转台中心，站在车尾向车头看，OX指向车头与水平面平行、与车体纵轴在同一铅垂面内，OZ指向车右侧与水平面平行、与OX垂直，OY指向上、垂直水平面。

车体坐标系OX1Y1Z1定义：原点O设在回转台中心，站在车尾向车头看，车体纵轴OX1指向车头与回转台安装面平行，车体立轴OY1指向上、垂直回转台安装面，车体横轴OZ1指向右侧与回转台安装面平行。

参见图3和图6，发射架方位调转角a：发射架纵轴在水平面内投影M与车体纵轴在水平面内投影L的夹角。站在车尾向车头看，发射架纵轴投影在车体纵轴投影右侧为正，反之为负。

参见图3，发射架高低角b：发射架纵轴与水平面夹角。发射架纵轴处于水平时为0度，弹头向上倾斜为正，弹头向下倾斜为负。

参见图4，回转台回转角a₂：发射架在回转到位时相对发射架行军位绕回转台中心轴转过的角度。用回转轴角编码器测量。站在车尾向车头看，发射架在发射架行军位时为零，向右转为正，反之为负。

参见图4，发射架起竖角b₂：发射架在调转到位时绕耳轴转过的角度。用起竖轴角编码器测量。发射架纵轴与车体平行为零，绕耳轴向上转为正，反之为负。

参见图5，车体纵倾角b₁：车体纵轴与水平面的夹角。站在车尾向车头看，车体纵轴前高后低读数为正，反之为负。

参见图5，车体横倾角c₁：车体横轴与水平面的夹角。站在车尾向车头看，车体横轴左高右低为正，反之为负。

回转台纵倾角b₃：回转台纵轴与水平面的夹角。用水平仪测量回转台的纵倾角，站在回转台后部向车头方向看，回转平台纵轴前高后低读数为正，反之为负。

回转台横倾角c₃：回转台横轴与水平面的夹角。用水平仪测量回转台的横倾角，站在回转台后部向车头方向看，回转平台横轴左高右低为正，反之为负。

参见图6，车体方位角a₁：车体纵轴在水平面内投影与正北向夹角。用寻北仪测量。

车体纵轴投影指向正北为0度，正东为90度，正南为180度，正西为270度。

若寻北仪测量轴与车体纵轴有初始误差角r，a₁的值为寻北仪测量值根据初始误差角r、车体纵倾角b1、车体横倾角c1进行修正后的值。

参见图6，发射架方位角SX：指挥控制系统要求的发射架纵轴在水平面内投影与正北向夹角。发射架纵轴投影指向正北为0度，正东为90度，正南为180度，正西为270度。

本发明发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，还包括发射车控制系统安装测量元件。设置安装测量元件包括：在车体回转台上设置寻北仪测量车体方位角；在车体回转台上设置水平传感器测量车体横倾角、车体纵倾角；在车体与回转台间安装回转支承并设置回转轴角编码器测量回转台回转角；回转台上安装发射架，在回转台耳轴上设置起竖轴角编码器测量发射架起竖角。

参见图1、图2和图7，本发明发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1，获取回转台横倾角、纵倾角、发射架起竖角、回转角、车体方位角；

具体方法包括：发射车控制系统通过寻北仪测得车体方位角，通过角度传感器实时测得回转台横倾角、回转台纵倾角、发射架起竖角、回转台回转角。

步骤S2，根据回转台横倾角、回转台纵倾角和回转台回转角，实时解算得到车体横倾角和车体纵倾角；

具体方法包括：发射车控制系统获取回转台横倾角、纵倾角、发射架起竖角、回转角和车体方位角的方法包括：通过寻北仪测得车体方位角；通过角度传感器实时测得回转台横倾角、回转台纵倾角、发射架起竖角和回转台回转角。

步骤S3，根据车体方位角、横倾角和纵倾角，实时解算发射架预计起竖角和回转台预计回转角；

具体方法包括：根据回转台回转角a₂、回转台纵倾角b₃和回转台横倾角c₃，实时解算得到车体纵倾角b₁和车体横倾角c₁的方法分别为：

b₁=ASIN(cosa₂sinb₃+sinc₃sina₂)，

c₁=ASIN(sinc₃cosa₂-sinb₃sina₂)。

步骤S4，根据车体方位角、横倾角、纵倾角、发射架起竖角和回转角，计算发射架高低角和方位角，作为发射架最终控制精度的判定依据。

具体方法包括：发射车控制系统接收到射击诸元，即发射架目标高低角b、发射架目标方位角SX、车体方位角a₁、车体纵倾角b₁、车体横倾角c₁后，计算回转台回转角a₂和发射架起竖角b₂，预估回转台回转角a₂和发射架起竖角b₂是否在机械限位范围内，即判断装订的射击诸元是否在合理范围内，其中，转台回转角a₂和发射架起竖角b₂分别为：

$a_2=\mathrm{ATAN}\left(\frac{\tan b_1\sin c_1\cos b\cos a-\sin c_1\sin b+\frac{\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}}{\cos b_1}\cos b\sin a}{\cos b_1\cos b\cos a+\sin b_1\sin b}\right)$

$b_2=\mathrm{ASIN}(-\tan b_1\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\cos b\cos a+\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\sin b+\frac{\sin c_1\cos b\sin a}{\cos b_1})$

式中a=SX-a₁。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，包括发射车控制系统定义坐标系和控制角度，其特征在于：还包括发射车控制系统安装测量元件，该方法包括如下步骤：

步骤S1，发射车控制系统获取回转台横倾角、纵倾角、发射架起竖角、回转角和车体方位角；

步骤S2，根据回转台横倾角、回转台纵倾角和回转台回转角，实时解算得到车体横倾角和车体纵倾角；

步骤S3，根据车体方位角、横倾角和纵倾角，实时解算发射架预计起竖角和回转台预计回转角；

步骤S4，根据车体方位角、横倾角、纵倾角、发射架起竖角和回转角，计算发射架高低角和方位角，作为发射架最终控制精度的判定依据。

2.根据权利要求1所述的发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，其特征在于：其中所述步骤S1中，发射车控制系统获取回转台横倾角、纵倾角、发射架起竖角、回转角和车体方位角的方法包括：通过寻北仪测得车体方位角；通过角度传感器实时测得回转台横倾角、回转台纵倾角、发射架起竖角和回转台回转角。

3.根据权利要求1或2所述的发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，其特征在于：其中所述步骤S2中，根据回转台回转角a₂、回转台纵倾角b₃和回转台横倾角c₃，实时解算得到车体纵倾角b₁和车体横倾角c₁的方法分别为：

b₁=ASIN(cosa₂sinb₃+sinc₃sina₂)，

c₁=ASIN(sinc₃cosa₂-sinb₃sina₂)。

4.根据权利要求3所述的发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，其特征在于：其中所述步骤S3中，根据车体方位角、横倾角和纵倾角，实时解算发射架预计起竖角和回转台预计回转角的方法包括：发射车控制系统接收到射击诸元，即发射架目标高低角b、发射架目标方位角SX、车体方位角a₁、车体纵倾角b₁、车体横倾角c₁后，计算回转台回转角a₂和发射架起竖角b₂，预估回转台回转角a₂和发射架起竖角b₂是否在机械限位范围内，即判断装订的射击诸元是否在合理范围内，其中，转台回转角a₂和发射架起竖角b₂分别为：

$a_2=\mathrm{ATAN}\left(\frac{\tan b_1\sin c_1\cos b\cos a-\sin c_1\sin b+\frac{\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}}{\cos b_1}\cos b\sin a}{\cos b_1\cos b\cos a+\sin b_1\sin b}\right)$

$b_2=\mathrm{ASIN}(-\tan b_1\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\cos b\cos a+\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\sin b+\frac{\sin c_1\cos b\sin a}{\cos b_1})$

式中a=SX-a₁。

5.根据权利要求所述的发射车控制系统倾斜发射姿态角不调平实时修正方法，其特征在于：其中所述步骤S4中，根据车体方位角a₁、发射架起竖角b₂、回转台回转角a₂、车体纵倾角b₁和车体横倾角c₁，在发射车起竖回转动作控制过程中，分别计算在任意位置的发射架方位调转角a、发射架方位角SX和发射架高低角b：

$a=\mathrm{ATAN}\left(\frac{\sin c_1\sin b_2+\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\cos b_2\sin a_2}{{\cos }^2{b}_1\cos b_2\cos a_2-\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}\sin b_1\sin b_2+\sin b_1\sin c_1\cos b_2\sin a_2}\right)$

SX=a₁+a

$b=\mathrm{ASIN}(\sin b_1\cos b_2\cos a_2+\sin b_2\sqrt{{\cos }^2{b}_1-{\sin }^2{c}_1}-\sin c_1\cos b_2\sin a_2).$