CN107621254B - 一种身管轴线指向测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种身管轴线指向测试方法，不需要寻找物理上的轴线平行线，而是引入虚拟轴线，通过确定身管轴线与身管外表面多个标记点连线的关系，解出轴线指向。只要身管正常使用（不发生明显形变），即可实现一次标定多次测量；用模型的计算复杂度替代了操作的复杂度，初始标定在身管大致调平时完成，实际测试时身管可以指向任意角度，而现有技术难以适应大角度测试；实际测试可以在室内、野外多种环境进行；既适用于等口径身管，也适用于粗细不均与的身管。
Description
技术领域
本发明涉及一种身管轴线指向测试方法。
背景技术
身管轴线指向测试是身管装备检测的重要内容，调炮精度、瞄准精度、动态寻北精度、方位保持精度等指标的检测均以身管轴线指向测试为基础。虽然身管在实际使用过程中会发生弯曲，但是对于可用的身管而言，其轴线仍被认为是通过管尾中心与管口中心的直线。目前主要的测试方法是：在身管外表面贴两个标记点，两标记点尽量与身管轴线平行，以两标记点连线的指向作为轴线的指向。但是实际操作过程中两标记点难以和轴线平行，对于非圆柱身管则无法做到平行。另一类方法是设计特殊的卡具工装以引出轴线，这种工装通常只适用于特定类型的身管，测试精度受安装误差影响较大，且不便于身管高角度测试。
发明内容
本发明提供的方法，不需要寻找物理上的轴线平行线，而是引入虚拟轴线，通过确定身管轴线与身管外表面多个标记点连线的关系，解出轴线指向。具体的技术方案是，一种身管轴线指向测试方法，其特征在于，由以下步骤组成：
步骤1）：初始标定，即确定身管外表面多个标记点连线与身管轴线的关系，得到初始标定值；
步骤2）：轴线指向测试，即在不同测试环境下通过对标记点的测试，利用解算模型，得到身管轴线的指向。
进一步，上述步骤1）包括以下步骤：
a1）：在身管外表面一侧适当位置贴三个标记点，分别记为标记点1、标记点2、标记点3；也可以在身管左右两侧各贴三个标记点，分别记作标记点L1、标记点L2、标记点L3、标记点R1、标记点R2、标记点R3；
b1）：身管大致调平，管口用十字线确定管口中心，管尾用十字线或者工装确定管尾中心；
c1）：调整身管或者特点标记点（记为标记点G），使管尾中心、管口中心和标记点G位于同一直线上；有两种方式使管尾中心、管口中心和特定标记点位于同一直线上，一种是从管尾瞄管口十字，调整标记点G的位置，标记点G可以是贴在固定墙上的一点，也可以采用带十字标的可调整工装；另一种是采用经纬仪瞄管口十字、管尾十字或者工装，调整身管；
d1）：测量管口十字线和标记点G连线的指向作为该状态下轴线的指向，采用双经纬仪法测试获得；
e1）：测量标记点连线指向；用双经纬仪分别测量标记点1、标记点2和标记点3，这三个标记点确定了三条线段，根据其中任意两条线段均可推算第三条线段，选择较长的两条线段，记为标记线段1、标记线段2，标记线段1、标记线段2的方向均为从靠近管尾的标记点指向靠近管口的标记点，保证两条标记线段的方向与轴线方向的夹角均为锐角，从而确定了标记线段1、标记线段2的指向；若为左右两侧各贴三个标记点的情况，则同样可以确定标记线段L1、标记线段L2、标记线段R1、标记线段R2的指向；
f1）：计算标记线段1、标记线段2与轴线的空间关系，得到初始标定值；若为左右两侧各贴三个标记点的情况，则分别确定标记线段L1、标记线段L2与轴线的空间关系，标记线段R1、标记线段R2与轴线的空间关系，得到左右两组初始标定值。
进一步，结合步骤1）的f1）计算计算标记线段1、线段2与轴线的空间关系采用下述
模型：设轴线方位角、高低角分别为
、，标记线段1的方位角、高低角分别为
、，标
记线段2的方位角、高低角分别为
、；则轴线、标记线段1、标记线段2的单位向量分别
为
、
、
；进而得到轴线与标记线段1的夹角余弦值为
，轴线与标记线段2的夹角
余弦值为
，
、
即为
初始标定值。
进一步，上述步骤2）中轴线指向的解算模型如下：设需要求得的轴线方位角、高低
角分别为
、
，已知的标记线段1的方位角、高低角分别为
、
，已知的标记线段
2的方位角、高低角分别为
、
；则有下列方程组
；解方程
组得到、
，即得到了轴线的指向。这个轴线指向的方位角
是相对于经纬仪1与经
纬仪2所确定的基线的，高低角
是相对于水平面的。若要得到轴向相对于真北或者某个
坐标系坐标北的方位角，则需要确定基线的北向角，才能得到所需的轴向方位角。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本发明设计巧妙，操作方便，只要身管正常使用（不发生明显形变），即可实现一次标定多次测量；用模型的计算复杂度替代了操作的复杂度，初始标定在身管大致调平时完成，实际测试时身管可以指向任意角度，而现有技术难以适应大角度测试；实际测试可以在室内、野外多种环境进行；既适用于等口径身管，也适用于粗细不均匀的身管。
附图说明
图1是初始标定示意图；
图2是轴线指向测试示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限值本发明的范围。
如图1所示，在身管外表面一侧适当位置贴三个标记点，分别记为标记点1、标记点2、标记点3。身管大致调平，管口用十字线确定管口中心，管尾用十字线确定管尾中心。经纬仪3在适当位置架设，调平后瞄管口十字、管尾十字，来回调整身管使经纬仪3光轴中心、管口十字和管尾十字在同一条直线上，调整身管时由有经验的操作手按照经纬仪3观瞄手的指令进行调整。
架设经纬仪1和经纬仪2，使得其按照双经纬仪法可以兼顾管口十字、经纬仪3和三
个标记点的测量。测量解算管口十字与经纬仪3连线的指向，即此状态下轴向指向，设轴线
方位角、高低角分别为 
、
。测量解算标记点1、标记点3的连线指向，记为标记线段1，
设其方位角、高低角分别为、
，测量解算标记点2、标记点3的连线指向，记为标记线段
2，设其方位角、高低角分别为、
，则轴线、标记线段1、标记线段2的单位向量分别为
、
、。轴线与标记线段1的夹角余弦值为
，轴线与标记线段2的夹角
余弦值为
，
、
即为
初始标定值。
如图2所示，身管指向某个角度，架设经纬仪1和经纬仪2，按照双经纬仪法对标记
点1、标记点2和标记点3进行测试，得到标记线段1的方位角、高低角分别为
、
，得到标
记线段2的方位角、高低角分别为、
，设需要求得的轴线方位角、高低角分别为、，则通过解方程组
可求得、，即得到了轴线的指向。
即要求的相对于水平面的高低角，
为相对
于经纬仪1和经纬仪2所确定基线的方位角。为获得指向相对于真北的方位角，需要引入基
准，有两种方式：一种是测试前通过大地测量确定已知点和远方标杆相对于真北的夹角，并
将经纬仪1或者经纬仪2架设在已知点上，然后求得基线的北向；另一种是通过寻北仪或者
卫星定向设备，得到基准站与移动站连线的北向，基准站架设在经纬仪3上，用经纬仪3和经
纬仪1或者经纬仪2对瞄，导出基线的北向。这两种引北方式在业界均有应用，本实施例中采
用第二种方式，其优点是不需要提前测量已知点，可以随时引北，设得到基线的北向值为
，则要求的轴线北向为
。
Claims (4)
1.一种身管轴线指向测试方法，其特征在于，由以下步骤组成：
步骤1)：初始标定，即确定身管外表面多个标记点连线与身管轴线的关系，其中，标记点数量为三个，三个标记点不在一条直线上，得到初始标定值；三个标记点贴在身管外表面一侧适当位置，分别记为标记点1、标记点2、标记点3，标记点1、标记点2、标记点3不在一条直线上，这三个标记点确定了三条线段，根据其中任意两条线段均可推算第三条线段，选择较长的两条线段，记为标记线段1、标记线段2；也可以在身管左右两侧各贴三个标记点，分别记作标记点L1、标记点L2、标记点L3、标记点R1、标记点R2、标记点R3，标记点L1、标记点L2、标记点L3不在一条直线上，标记点R1、标记点R2、标记点R3也不在一条直线上；
步骤2)：轴线指向测试，即在不同测试环境下通过对标记点的测试，利用解算模型，得到身管轴线的指向；轴线指向测试时标记点与初始标定时一致。
2.根据权利要求1所述的身管轴线指向测试方法，其特征在于：上述步骤1)包括以下步骤：
a1)：在身管外表面按权利要求1所述要求贴标记点；
b1)：身管不需要严格调平，管口用十字线确定管口中心，管尾用十字线或者工装确定管尾中心；
c1)：调整身管或者特定标记点，其中，特定标记点记为标记点G，使管尾中心、管口中心和标记点G位于同一直线上，此时身管的状态记为状态S；有两种方式使管尾中心、管口中心和特定标记点位于同一直线上，一种是从管尾瞄管口十字，调整标记点G的位置，标记点G可以是贴在固定墙上的一点，也可以采用带十字标的可调整工装；另一种是采用经纬仪瞄管口十字、管尾十字或者工装，调整身管；
d1)：测量管口十字线和标记点G连线的指向作为状态S下轴线的指向，采用双经纬仪法测试获得；
e1)：测量标记点连线指向；用双经纬仪分别测量标记点1、标记点2和标记点3，从而确定标记线段1、标记线段2的指向，标记线段1、标记线段2的方向均为从靠近管尾的标记点指向靠近管口的标记点，保证两条标记线段的方向与轴线方向的夹角均为锐角；若为左右两侧各贴三个标记点的情况，则同样可以确定标记线段L1、标记线段L2、标记线段R1、标记线段R2的指向；
f1)：计算标记线段1、标记线段2与轴线的空间关系，得到初始标定值；若为左右两侧各贴三个标记点的情况，则分别确定标记线段L1、标记线段L2与轴线的空间关系，标记线段R1、标记线段R2与轴线的空间关系，得到左右两组初始标定值。
3.根据权利要求2所述的身管轴线指向测试方法，其特征在于：结合步骤1)的f1)计算标记线段1、线段2与轴线的空间关系可采用下述模型，设轴线方位角、高低角分别为α、γ，标记线段1的方位角、高低角分别为β、θ，标记线段2的方位角、高低角分别为
λ；则轴线、标记线段1、标记线段2的单位向量分别为(cosγcosα，cosγsinα，sinγ)、(cosθcosβ，cosθsinβ，sinθ)、
进而得到轴线与标记线段1的夹角余弦值为c1＝cosγcosαcosθcosβ+cosγsinαcosθsinβ+sinγsinθ，轴线与标记线段2的夹角余弦值为
c1、c2即为初始标定值。
4.根据权利要求1所述的身管轴线指向测试方法，其特征在于：上述步骤2)中按照双经纬仪法测量标记点1、标记点2和标记点3，然后解算得到测试时标记线段1指向、标记线段2指向，通过模型解算得到轴线指向；轴线指向解算可采用如下模型，设需要求得的轴线方位角、高低角分别为α1、γ1，已知的标记线段1的方位角、高低角分别为β1、θ1，已知的标记线段2的方位角、高低角分别为
λ1；则有下列方程组
解方程组得到α1、γ1，即得到了轴线的指向。
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| 自行火炮身管指向测量技术;陈扬;《四川兵工集团》;20151031;第36卷(第10期);全文 * |
Also Published As
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