CN109781061A - 一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法，对地面炸点坐标进行间接测量，并依据平面四参数转换法，将在全站仪便于测量建立的坐标系中的坐标转换为以发射器膛口位置为原点，瞄准点为北方向建立的坐标系的坐标，从而实现对地面炸点坐标的精准测量；本发明减少了测量地面炸点坐标中弹道线准确性的误差，使最终数据结果更具有准确性，方法可靠性，操作简单易于实施。所得到的测试结果可以作为地面炸点坐标密集度计算的依据，测试数据一致性好，具有较高的测试精度。

Description

一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法

技术领域

本发明涉及全站仪测量技术领域，特别是一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法。

背景技术

在试验中，枪弹最大射程是反应枪弹的最远射击距离，枪弹密集度是反映枪弹精度的重要参数，直接关系到武器系统的威力、射击精度和毁伤目标的能力，是枪弹研制的重要战术技术指标之一。在榴弹发射器定型试验中，需要测量发射器最大射程和榴弹的地面炸点坐标。在试验中测量最大射程和地面炸点坐标时，一般使用直接用全站仪测量的方法，该测量方法存在一定的误差。在野外测量时，需要将全站仪可靠架设在三脚架上。在试验后对最大射程和地面炸点坐标进行测量时，一般采用将全站仪架设于发射器位置的方式，为保障测量结果的准确性，理想情况下需要将全站仪的地面投影中心与发射器膛口位置的地面投影位置重合，此时全站仪瞄准射击瞄准点后将方位角置零，可以复现以发射器为原点的枪位射击坐标系。但在实际操作时，因为全站仪的架设位置不能微调，很难做到将全站仪的地面投影中心与发射器膛口位置的地面投影位置重合，因此全站仪的架设位置偏差也会带来测量偏差。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中全站仪架设位置与发射器膛口位置不重合带来测量偏差，提供一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法，包括以下步骤：

1)将全站仪架设于便于测量枪位、瞄准点和弹丸地面坐标的位置并以任意方向为北方向建立全站仪坐标系，测量枪位和瞄准点两个公共点的坐标，与以发射器膛口位置为原点，瞄准点为北方向建立的坐标系投影到各自参考椭球系的高斯平面上，得到两个公共点分别在两个坐标系中的平面坐标；

2)不同高斯投影平面之间的转换主要应用四参数转换的方法，即2个平移参数，一个旋转参数和一个尺度变换参数，其数学模型如下：

其中：

(x，y)——转换前坐标，

(x′，y′)——转换后坐标，

Δx，Δy——平移参数，

m——尺度变换因子，

R(θ)——为旋转矩阵，

使用全站仪测量榴弹炸点坐标不涉及尺度变换，因此m＝1，

则

若有n个控制点，则求解转换参数的误差方程为：

令：

则误差方程表示为：V＝AX-L；

根据最小二乘间接平差原理，列出法方程式为：A^TPAX＝A^TPL，其中，P为观测值的权矩阵，在全站仪测量坐标过程中认为是等精度测量，则P为单位矩阵，因此得到法方程解的表达式为：

X＝(A^TA)^-1A^TL，求解得转换参数Δx、Δy和R(θ)；

3)利用公式将全站仪测得的弹丸地面炸点坐标转换为以发射器膛口位置为原点，以瞄准点方向为北方向建立发射器坐标系坐标。

与现有技术相比，本发明可以对地面炸点坐标进行间接测量，并依据平面四参数转换法，将在全站仪便于测量建立的坐标系中的坐标转换为以发射器膛口位置为原点，瞄准点为北方向建立的坐标系的坐标，从而实现对地面炸点坐标的精准测量；本发明减少了测量地面炸点坐标中弹道线准确性的误差，使最终数据结果更具有准确性，方法可靠性，操作简单易于实施。所得到的测试结果可以作为地面炸点坐标密集度计算的依据，测试数据一致性好，具有较高的测试精度。

附图说明

图1是本发明实施例的测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法所用的测量设施设备布置图；

图2是平面坐标系转换示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、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的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。

本实施例的一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法，包括以下步骤：

1)如图1所示，将全站仪1架设于便于测量枪位2、瞄准点3和弹丸地面坐标的位置并以任意方向为北方向建立全站仪坐标系，测量枪位2和瞄准点3两个公共点的坐标，与以发射器膛口位置为原点，瞄准点3为北方向建立的坐标系投影到各自参考椭球系的高斯平面上，得到两个公共点分别在两个坐标系中的平面坐标；

2)不同高斯投影平面之间的转换主要应用四参数转换的方法，即2个平移参数，一个旋转参数和一个尺度变换参数，其数学模型如下：

其中：

(x，y)——转换前坐标，

(x′，y′)——转换后坐标，

Δx，Δy——平移参数，

m——尺度变换因子，

R(θ)——为旋转矩阵，

使用全站仪测量榴弹炸点坐标不涉及尺度变换，因此m＝1，

则

若有n个控制点，则求解转换参数的误差方程为：

令：

则误差方程表示为：V＝AX-L；

根据最小二乘间接平差原理，列出法方程式为：A^TPAX＝A^TPL，其中，P为观测值的权矩阵，在全站仪测量坐标过程中认为是等精度测量，则P为单位矩阵，因此得到法方程解的表达式为：

X＝(A^TA)^-1A^TL，求解得转换参数Δx、Δy和R(θ)；

3)利用公式将全站仪测得的弹丸地面炸点4的坐标转换为以发射器膛口位置为原点，如图2所示，以瞄准点方向为北方向建立发射器坐标系坐标。

应用实施

在野外测量时，将全站仪架设于便于测量枪位、瞄准点和弹丸地面坐标的位置，由勤务人员在各地面炸点处树立反射棱镜，测量地面炸点坐标。令全站仪坐标系中枪位坐标记为(x₁，y₁)，瞄准点坐标为(x₂，y₂)。在发射器坐标系中发射器膛口坐标为(x′₁，y′₁)，瞄准点坐标为(x′₂，y′₂)，则

将坐标(x₁，y₁)、(x₂，y₂)、(x′₁，y′₁)、(x′₂，y′₂)代入公式X＝(A^TA)^-1A^TL即可求出转换参数Δx、Δy和R(θ)。然后利用公式即可将全站仪测得的弹丸地面炸点坐标转换为发射器坐标系坐标。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将全站仪架设于便于测量枪位、瞄准点和弹丸地面坐标的位置并以任意方向为北方向建立全站仪坐标系，测量枪位和瞄准点两个公共点的坐标，与以发射器膛口位置为原点，瞄准点为北方向建立的坐标系投影到各自参考椭球系的高斯平面上，得到两个公共点分别在两个坐标系中的平面坐标；

2)不同高斯投影平面之间的转换主要应用四参数转换的方法，即2个平移参数，一个旋转参数和一个尺度变换参数，其数学模型如下：

其中：

(x，y)——转换前坐标，

(x′，y′)——转换后坐标，

Δx，Δy——平移参数，

m——尺度变换因子，

R(θ)——为旋转矩阵，

使用全站仪测量榴弹炸点坐标不涉及尺度变换，因此m＝1，

则

若有n个控制点，则求解转换参数的误差方程为：

令：

则误差方程表示为：V＝AX-L；

根据最小二乘间接平差原理，列出法方程式为：A^TPAX＝A^TPL，其中，P为观测值的权矩阵，在全站仪测量坐标过程中认为是等精度测量，则P为单位矩阵，因此得到法方程解的表达式为：

X＝(A^TA)^-1A^TL，求解得转换参数Δx、Δy和R(θ)；

3)利用公式将全站仪测得的弹丸地面炸点坐标转换为以发射器膛口位置为原点，以瞄准点方向为北方向建立发射器坐标系坐标。