CN109798915A - 一种定向准直仪系统的误差标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定向准直仪系统的误差标定方法。本发明的定向准直仪系统的误差标定方法包括步骤：建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线；获取地理北向与准直仪光轴之间的交角；获取准直仪方位编码器零位与北向交角；获取寻北仪编码器零位与北向交角；获取系统误差值。本发明提供的定向准直仪系统的误差标定方法通过经纬仪实现定向准直仪中准直系统方位编码器零位与寻北系统编码器零位之间系统误差的标定。
Description
技术领域
本发明涉及误差标定领域，特别涉及一种定向准直仪系统的误差标定方法。
背景技术
在火箭或导弹的发射过程中，需要通过瞄准设备对弹上棱镜进行准直测量，测量其方位上的误差角度，确定火箭或导弹的初始方位信息，建立发射惯性坐标系，保证火箭或导弹的发射精度。定向准直仪系统包括：定向准直仪，北向基准棱镜和经纬仪。定向准直仪由寻北和准直测角两大系统组成。
寻北系统主要由陀螺仪、精密转台，测角编码器等组成，将动调陀螺安装在水平转台上，其敏感轴与台面平行，感应地球自转角速度。控制转台从起始位置逆时针旋转、停顿、旋转、停顿、……，一周内转台间隔停顿n个转角位置，在每个转角位置静止时采集陀螺信号；在转台停顿的第i个位置，采集陀螺信号的同时，通过读取安装在转台轴系上的编码器值获得该位置的角度信息；当转台完成一周的转动后，通过获得的陀螺数据和编码器数据拟合出寻北数据曲线，寻北数据曲线的峰值点相位值即为寻北系统编码器零位与地球自转北向之间的夹角。
准直测角系统主要由照准架(含方位角编码器和俯仰角编码器)和准直光学镜头组成。将准直光学镜头安装在照准架上，准直光学镜头利用光学自准直测角原理测量其光轴与被测目标之间的相对角度。
准直测角系统安装在寻北系统的上方，通过装调使准直系统照准架的方位轴与寻北系统转轴在同一直线上。当定向准直仪整体组装完毕后，准直系统照准架的方位角编码器零位与寻北系统编码器零位之间角度就固定下来，但是无法准确测量该值。
为了获得被测目标与地球自转北向之间的角度，需要标定准直系统照准架的方位角编码器零位与寻北系统编码器零位之间的角度值，修正仪器内部的系统误差，从而使寻北系统输出测量结果为准直系统照准架的方位角编码器零位与地球自转北向之间的角度值。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种定向准直仪系统的误差标定方法。所述定向准直仪系统包括：定向准直仪，北向基准棱镜和经纬仪，所述定向准直仪包括准直测角系统和寻北系统。所述定向准直仪系统的误差标定方法包括步骤：
建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线；
获取地理北向与准直仪光轴之间的交角；
获取准直仪方位编码器零位与北向交角；
获取寻北仪编码器零位与北向交角；
获取系统误差值。
在一些实施例中，所述步骤：建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线，具体为：
通过所述经纬仪与所述准直仪互瞄，实现所述经纬仪与所述准直仪共光轴。
在一些实施例中，所述共光轴是指所述准直仪目视分划板在经纬仪的光学系统中成的像与经纬仪的目视分划板重合，经纬仪的目视分划板在准直仪光学系统中成的像与准直仪的目视分划板重合。
在一些实施例中，所述步骤：获取地理北向与准直仪光轴之间的交角,具体为：通过经纬仪方位角转动值和准直仪方位角示值，解算出准直仪方位编码器零位与北向基准之间的角度值，就是地理北向与准直仪光轴之间的交角。
在一些实施例中，所述步骤：获取寻北仪编码器零位与北向交角，具体为：
启动寻北系统，通过寻北系统测量，获取寻北仪编码器零位与北向交角。
在一些实施例中，所述步骤：获取系统误差值，具体为：通过所述准直仪方位编码器零位与北向交角和所述寻北仪编码器零位与北向交角之间的差值得到系统误差。
在一些实施例中，所述定向准直仪系统的误差标定方法还包括步骤：根据所述系统误差对所述定向准直仪系统进行误差标定。
在一些实施例中，所述经纬仪设置在所述北向基准棱镜的法线上，所述经纬仪准直瞄准所述北向基准棱镜。
在一些实施例中，所述互瞄是指：转动所述经纬仪的光学系统与所述定向准直仪的准直光学系统，并反复调节所述经纬仪的光学系统与所述定向准直仪的准直光学系统的方位和俯仰。
在一些实施例中，所述准直测角系统安装在寻北系统的上方，且所述准直测角系统的照准架的方位轴与所述寻北系统的转轴设置在同一直线上。
本发明的技术效果：本发明公开的定向准直仪系统的误差标定方法通过经纬仪与准直仪互瞄，实现两个设备共光轴，从而建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线；通过经纬仪准直瞄准北向基准棱镜，测量出地理北向与准直仪光轴之间的交角；通过准直仪自身方位角读数，确定准直仪方位编码器零位与北向交角；通过寻北仪测量值确定寻北仪编码器零位与北向交角；从而确定寻北仪编码器零位与准直仪方位编码器零位之间的系统误差。
本发明解决了定向准直仪系统参数标定过程中，无法准确测量寻北仪编码器零位与准直仪方位编码器零位之间交角的问题。本发明公开的定向准直仪系统的误差标定方法通过一台经纬仪实现定向准直仪中准直系统方位编码器零位与寻北系统编码器零位之间系统误差的标定，方法简单、易于操作。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的定向准直仪系统的定向准直仪的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的定向准直仪系统的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的定向准直仪系统的标定原理图；
图4是根据本发明一个实施例的定向准直仪系统的误差标定方法的流程示意图。
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，以下结合附图及具体实施例，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用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
参考图1和图2所示，示意出了根据本发明一个实施例的定向准直仪系统100。所述定向准直仪系统100包括：定向准直仪10，北向基准棱镜20和经纬仪30，所述定向准直仪10包括准直测角系统11和寻北系统12。
在一些实施例中，如图1所示，所述寻北系统12主要由陀螺仪121、测角编码器122等组成，将动调陀螺安装在水平转台上，其敏感轴与台面平行，感应地球自转角速度。控制转台从起始位置逆时针旋转、停顿、旋转、停顿、……，一周内转台间隔停顿n个转角位置，在每个转角位置静止时采集陀螺信号；在转台停顿的第i个位置，采集陀螺信号的同时，通过读取安装在转台轴系上的测角编码器122的值获得该位置的角度信息；当转台完成一周的转动后，通过获得的陀螺仪121数据和测角编码器122的数据拟合出寻北数据曲线，寻北数据曲线的峰值点相位值即为寻北系统12的测角编码器122的零位与地球自转北向之间的夹角。
在一些实施例中，如图1所示，准直测角系统11主要由照准架111(含方位角编码器和俯仰角编码器)和准直光学镜头112组成。将准直光学镜头112安装在照准架111上，准直光学镜头112利用光学自准直测角原理测量其光轴与被测目标之间的相对角度。
如图4所示，本发明实施例提供的所述定向准直仪系统的误差标定方法包括步骤：
S1，建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线；
S2，获取地理北向与准直仪光轴之间的交角；
S3，获取准直仪方位编码器零位与北向交角；
S4，获取寻北仪编码器零位与北向交角；
S5，获取系统误差值。
在一些实施例中，所述步骤：S1，建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线，具体为：
通过所述经纬仪与所述准直仪互瞄，实现所述经纬仪与所述准直仪共光轴。
在一些实施例中，所述共光轴是指所述准直仪目视分划板在经纬仪的光学系统中成的像与经纬仪的目视分划板重合，经纬仪的目视分划板在准直仪光学系统中成的像与准直仪的目视分划板重合。
在一些实施例中，所述步骤：S2，获取地理北向与准直仪光轴之间的交角,具体为：通过经纬仪方位角转动值和准直仪方位角示值，解算出准直仪方位编码器零位与北向基准之间的角度值，就是地理北向与准直仪光轴之间的交角。
在一些实施例中，所述步骤：S3，获取寻北仪编码器零位与北向交角，具体为：
启动寻北系统，通过寻北系统测量，获取寻北仪编码器零位与北向交角。
在一些实施例中，所述步骤：S5，获取系统误差值，具体为：通过所述准直仪方位编码器零位与北向交角和所述寻北仪编码器零位与北向交角之间的差值得到系统误差。
在一些实施例中，所述定向准直仪系统的误差标定方法还包括步骤：S6，根据所述系统误差对所述定向准直仪系统进行误差标定。
在一些实施例中，所述经纬仪设置在所述北向基准棱镜的法线上，所述经纬仪准直瞄准所述北向基准棱镜。
在一些实施例中，所述互瞄是指：转动所述经纬仪的光学系统与所述定向准直仪的准直光学系统，并反复调节所述经纬仪的光学系统与所述定向准直仪的准直光学系统的方位和俯仰。
在一些实施例中，所述准直测角系统安装在寻北系统的上方，且所述准直测角系统的照准架的方位轴与所述寻北系统的转轴设置在同一直线上。
本发明的技术效果：本发明公开的定向准直仪系统的误差标定方法通过经纬仪与准直仪互瞄，实现两个设备共光轴，从而建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线；通过经纬仪准直瞄准北向基准棱镜，测量出地理北向与准直仪光轴之间的交角；通过准直仪自身方位角读数，确定准直仪方位编码器零位与北向交角；通过寻北仪测量值确定寻北仪编码器零位与北向交角；从而确定寻北仪编码器零位与准直仪方位编码器零位之间的系统误差。
本发明实施例提供的定向准直仪系统的误差标定方法解决了定向准直仪系统参数标定过程中，无法准确测量寻北仪编码器零位与准直仪方位编码器零位之间交角的问题。本发明实施例公开的定向准直仪系统的误差标定方法通过一台经纬仪实现定向准直仪中准直系统方位编码器零位与寻北系统编码器零位之间系统误差的标定，方法简单、易于操作。
下面结合具体的实施例对本发明提供的定向准直仪系统的误差标定方法进行详细的说明。
实施例1：
如图1和图2所示，为本发明一个实施例的定向准直仪系统100的整体结构示意图。
本发明的实施例的目的是标定定向准直仪照准架方位角编码器零位与寻北系统编码器零位之间角度值，从而对定向准直仪系统误差进行修正。
如图2所示，本发明一个实施例的定向准直仪系统100主要包括以下部分，在北向基准棱镜20的法线上架设一台经纬仪30，经纬仪30准直瞄准北向基准棱镜20，转动经纬仪30的光学系统与定向准直仪20的准直光学系统，反复调节两个光学系统的方位和俯仰，当同时满足以下两个条件时，经纬仪30的光学系统的光轴与定向准直仪20的光学系统的光轴重合，完成准直互瞄：(1)准直仪目视分划板在经纬仪光学系统中成的像与经纬仪的目视分划板重合；(2)经纬仪的目视分划板在准直仪光学系统中成的像与准直仪的目视分划板重合。通过经纬仪方位角转动值和准直仪方位角示值，解算出准直仪方位编码器零位与北向基准之间的角度值，确定准直仪方位编码器零位北向角；启动寻北系统12，通过寻北系统12测量值可解算出准直仪方位编码器零位与寻北系统编码器零位之间的差值，即系统误差值。参考图3所示，本发明一个实施例的定向准直仪系统的误差标定方法的具体工作原理是：
N为地球自转北向，OT为经纬仪方位轴轴心，ON为定向准直仪轴心，ZC为准直仪方位编码器零位，ZN为寻北系统编码器零位。
具体系统误差标定步骤为：
(1)在北向基准棱镜的法线上架设经纬仪，经纬仪瞄准北向基准棱镜，经纬仪方位角清零；
(2)转动经纬仪和准直仪，两者互瞄，使准直仪目视分划板在经纬仪光学系统中成的像与经纬仪的目视分划板重合，经纬仪的目视分划板在准直仪光学系统中成的像与准直仪的目视分划板重合，实现两者光学系统的光轴重合，记录经纬仪方位角示值，即∠NOTON，记录准直仪方位角示值，即∠ZCONOT；
(3)启动定向准直仪的寻北系统，待寻北系统完成测量后，记录原始北向测量值，即∠NONZN；
(4)通过三角公式计算系统误差∠ZCONZN，计算公式为：
∠ZCONZN＝180°－∠NOTON－∠ZCONOT+∠NONZN；
(5)通过误差修正，完成定向准直仪的标定工作。
本发明的技术效果：本发明公开的定向准直仪系统的误差标定方法通过经纬仪与准直仪互瞄，实现两个设备共光轴，从而建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线；通过经纬仪准直瞄准北向基准棱镜，测量出地理北向与准直仪光轴之间的交角；通过准直仪自身方位角读数，确定准直仪方位编码器零位与北向交角；通过寻北仪测量值确定寻北仪编码器零位与北向交角；从而确定寻北仪编码器零位与准直仪方位编码器零位之间的系统误差。
本领域内的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种定向准直仪系统的误差标定方法，所述定向准直仪系统包括：定向准直仪、北向基准棱镜和经纬仪，所述定向准直仪包括准直测角系统和寻北系统，其特征在于，所述定向准直仪系统的误差标定方法包括步骤：
建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线；
获取地理北向与准直仪光轴之间的交角；
获取准直仪方位编码器零位与北向交角；
获取寻北仪编码器零位与北向交角；
获取系统误差值。
2.根据权利要求1所述的定向准直仪系统的误差标定方法，其特征在于，所述步骤：建立经纬仪与准直仪之间的光轴基线，具体为：
通过所述经纬仪与所述准直仪互瞄，实现所述经纬仪与所述准直仪共光轴。
3.根据权利要求2所述的定向准直仪系统的误差标定方法，其特征在于，所述共光轴是指所述准直仪目视分划板在经纬仪的光学系统中成的像与经纬仪的目视分划板重合，经纬仪的目视分划板在准直仪光学系统中成的像与准直仪的目视分划板重合。
4.根据权利要求1所述的定向准直仪系统的误差标定方法，其特征在于，所述步骤：获取地理北向与准直仪光轴之间的交角,具体为：通过经纬仪方位角转动值和准直仪方位角示值，解算出准直仪方位编码器零位与北向基准之间的角度值，就是地理北向与准直仪光轴之间的交角。
5.根据权利要求1所述的定向准直仪系统的误差标定方法，其特征在于，所述步骤：获取寻北仪编码器零位与北向交角，具体为：
启动寻北系统，通过寻北系统测量，获取寻北仪编码器零位与北向交角。
6.根据权利要求1所述的定向准直仪系统的误差标定方法，其特征在于，所述步骤：获取系统误差值，具体为：通过所述准直仪方位编码器零位与北向交角和所述寻北仪编码器零位与北向交角之间的差值得到系统误差。
7.根据权利要求1所述的定向准直仪系统的误差标定方法，其特征在于，还包括步骤：根据所述系统误差对所述定向准直仪系统进行误差标定。
8.根据权利要求1所述的定向准直仪系统的误差标定方法，其特征在于，所述经纬仪设置在所述北向基准棱镜的法线上，所述经纬仪准直瞄准所述北向基准棱镜。
9.根据权利要求2所述的定向准直仪系统的误差标定方法，其特征在于，所述互瞄是指：转动所述经纬仪的光学系统与所述定向准直仪的准直光学系统，并反复调节所述经纬仪的光学系统与所述定向准直仪的准直光学系统的方位和俯仰。
10.根据权利要求1所述的定向准直仪系统的误差标定方法，其特征在于，所述准直测角系统安装在寻北系统的上方，且所述准直测角系统的照准架的方位轴与所述寻北系统的转轴设置在同一直线上。
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