CN110313235B - 基于陀螺寻北仪的飞机惯性导航安装调校装置的调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于陀螺寻北仪的飞机惯性导航安装调校装置的调试方法，所针对的装置采光学测量结合调整机构使装置的坐标系与飞机坐标系平行，再通过惯性测量方法结合调校结构首先将回转轴线与垂准仪视准轴调整至重合，然后以垂准仪和自准直光电经纬仪建立基准光轴；接着调整惯导系统定位基准与基准光轴平行，最后调整瞄准镜光轴与基准光轴平行使惯导坐标系与飞机坐标系平行，从而保证了机上惯导坐标系与飞机坐标系平行，达到惯导在飞机上安装方位调校的目的。使用本方法对上述装置调校完毕后，测具可以满足使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及，具体涉及一种基于光学测量方法的基于陀螺寻北仪的飞机惯导安装调校装置的调试方法，属于光学测量领域。
背景技术
惯性导航装置(简称惯导)安装在飞机上，由于长时间机体变形或其它原因，导致惯导安装方位发生漂移，影响飞机飞行精度和目标命中精度，所以需要定期进行方位调校。所谓方位调校就是将惯导方位与飞机方位(飞机纵轴方向)调校成一致。传统的方位调校工具是采用L型吊板(即硬式连接支架)来实现，其缺点是吊板易变形且笨重、操作不便、调校精度难以保证。为了使新的调校装备——基于陀螺寻北仪的飞机惯导装机校准测具具有简捷方便、可靠性好、调校精度高、通用性好、扩展性强等优点，并可以有效地实现飞机上惯导安装方位的调校，使其具有良好的军事、经济效益和推广应用前景，需要找到一套精密的测量调校方法。
基于陀螺寻北仪的飞机惯导校准测具，其关键技术，就是先通过光学测量的方法把飞机坐标系引到校准测具的坐标系上，并使两个坐标系平行。然后，再通过惯性测量方法使校准测具的坐标系与飞机上惯导坐标系平行，从而保证了机上惯导坐标系与飞机坐标系重合，达到惯导在飞机上安装方位调校的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于陀螺寻北仪的飞机惯性导航安装调校装置的调试方法，能够保证调校装置的回转轴线与垂准仪的视准轴重合，与测具瞄准镜的光轴相交，瞄准镜的光轴与惯导系统过渡板定位销孔连线垂直，最终使得调校装置可以满足使用要求。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为，该方法采用如下装置对飞机惯性导航装置的安装方位进行调校，该装置包括机架和安装在机架上的光轴截取装置和调校平台；
其中，光轴截取装置为成像屏幕，位于调校平台中垂准仪的竖直向上的光路、以及军械校靶镜的光路上，用于在军械校靶镜中观察垂准仪向上的激光光斑。
调校平台由连接平板和安装在连接平板上的瞄准镜、垂准仪、寻北仪和水平仪构成。
所述连接平板上设有与机上惯导安装过渡板配合的、基于一面两销定位方式的惯导机械接口；还设置有一个镜面，镜面的法向与连接平板上的两销孔连线方向垂直，作为惯导的方位向基准；还设有两个寻北仪定位销，二者连线与镜面垂直；还设有回转装置定位孔，连接平板的回转轴线与回转装置的中心轴线重合。
垂准仪通过中空的垂准仪支座安装在连接平板上方，并避开瞄准镜的光路，垂准仪的视准轴竖直、并与回转装置的中心轴线重合。
瞄准镜位于垂准仪的后方，瞄准镜的光轴与垂准仪的视准轴相交，瞄准镜的光轴与镜面垂直。
寻北仪通过寻北仪定位销安装在连接平板上，且寻北仪的定位基准与镜面的法向平行。
连接平板还设有两个相互垂直的水平仪，水平仪的定位面位于连接平板上方、且与惯导安装过渡板的定位平面平行；
机架上设有用于调节连接平板位置的平移装置、用于调节连接平板水平度的调平装置和用于调节连接平板角度的回转装置，还设有用于调节光轴截取装置的高度的滑轨。
本发明的调试方法如下：
步骤1、回转轴线与垂准仪视准轴调整至重合：
在调校平台上调平连接平板和垂准仪，打开垂准仪的向下激光，在回转装置的轴线中心处设置中心标识，调整垂准仪位置，使得向下激光与中心标识重合，然后固定垂准仪；
步骤2、以垂准仪和自准直光电经纬仪建立基准光轴；
在垂准仪向下激光的光路上放置标识斜面，在调校装置的前方放置自准直光电经纬仪，经纬仪的中心高度与连接平板一致。经纬仪镜筒瞄向标识斜面上的垂准仪激光光斑，微调经纬仪，使得标识斜面上的激光光斑位于经纬仪视场中心，此时将经纬仪水平示数归零，此时经纬仪光轴即为本次调校的基准光轴。
在距离经纬仪40m和80m远处各放置铅垂线A和B，翻转经纬仪镜筒，并调整垂线位置，使得两根垂线都位于经纬仪视场正中。
步骤3、调整惯导系统定位基准与基准光轴平行。
初瞄：开启经纬仪初瞄激光，并调整经纬仪镜筒俯仰，使得激光射向镜面，调整回转装置，使得经纬仪初瞄激光与镜面反射的激光上下对齐。
校准：开启经纬仪自准直功能，使用微调功能抬起镜筒，瞄向镜面，调整镜筒焦距，观察镜面反射的自准直标记，微调回转装置，使得自准直标记竖线与经纬仪视场中的分划板竖线重合，固定回转装置。
此时惯导系统定位基准的方向，即镜面法向，与步骤2确定的所述基准光轴方向一致。
步骤4、调整瞄准镜光轴与基准光轴平行。
调整瞄准镜的位置和方向，使得垂线A和垂线B在瞄准镜中的像都位于视场中心，即与测具瞄准镜视场中分划板竖直方向刻线重合，然后固定瞄准镜，调校完毕。
进一步地，机架底部设有脚轮。
进一步地，步骤2中，所述自准直光电经纬仪位于所述调校装置的前方5m～8m处。
有益效果：
1、本发明所针对的装置采光学测量结合调整机构使装置的坐标系与飞机坐标系平行，再通过惯性测量方法结合调校结构使惯导坐标系与飞机坐标系平行，从而保证了机上惯导坐标系与飞机坐标系平行，达到惯导在飞机上安装方位调校的目的。使用本方法对上述装置调校完毕后，可以保证测具的回转轴线与垂准仪的视准轴重合，与测具瞄准镜的光轴相交，瞄准镜的光轴与惯导系统过渡板定位销孔连线垂直，测具可以满足使用要求。
2、本校准装置通过采用光学与惯性相结合的测量的方法，测量飞机的纵轴方向，并采用惯导自身的机械接口连接惯导自身的安装环境，对惯导安装接口进行直接测量调校，可以达到较高的调校精度，且操作简便，可以大幅提高调校效率。
3、传统的军械校靶镜的光轴与机械定位轴线存在夹角误差，该误差在传统的直接使用军械校靶镜机械手进行定位的方案中无法消除，因此调校精度较低，而本装置直接采用瞄准镜光轴与惯导安装过渡板定位基准和寻北仪定位基准建立联系，大大提高了调校精度。
附图说明
图1为调校装置结构示意图。
图2为调校平台结构示意图。
图3为连接平板结构示意图，(a)为底面，(b)为顶面。
图4为调校原理示意图。
图5为本调校方法中经纬仪位置图。
图6为本调校方法中回转装置的轴线中心处所设置的中心标识图。
图7为本调校方法中标识斜面位置图。
其中，1-光轴截取装置，2-调校平台，3-机架，4-垂准仪，5-连接平板，6-瞄准镜，7-寻北仪，8-水平仪，9-镜面，10-销孔，11-寻北仪定位销，12-回转装置定位孔，13-平移装置，14-调平装置，15-回转装置，16-滑轨，17-脚轮，18-惯导过渡板定位平面，19-军械校靶镜，20-经纬仪，21-经纬仪镜筒；22-中心标识，23-标识斜面。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明中所有的光轴平行均是指该光轴在水平面的投影平行。
本发明提供了一种基于陀螺寻北仪的飞机惯性导航安装调校装置的调试方法，该方法是在一种调校装置的基础上进行的调试，该装置结构如图1所示，包括光轴截取装置1、调校平台2和机架3，其中光轴截取装置1和调校平台2安装在机架3上。
光轴截取装置1位于调校平台2中垂准仪5的向上的光路上，为一个倾斜的成像屏幕，用于在军械校靶镜19中观察垂准仪5向上的激光光斑。
调校平台2由连接平板6和安装在连接平板6上的瞄准镜7、垂准仪5、寻北仪8和水平仪9构成；调校平台结构如图2所示。
连接平板5上设有基于一面两销定位方式的惯导机械接口，惯导安装过渡板的定位平面位于连接平板5下方，用于在进行飞机惯导安装调校时、定夹惯导安装过渡板；还设置有一个精密研磨镜面9，镜面9与连接平板5上的两销孔10连线方向一致，作为惯导的方位向基准；还设有两个寻北仪定位销11，二者连线与镜面9垂直；还设有回转装置定位孔12，用于与回转装置中心定位，以回转装置的中心轴线作为连接平板5的回转轴线。连接平板的结构如图3所示，其中图3(a)为平板的底面，图3(b)为平板的顶面；
垂准仪4通过中空的垂准仪支座安装在连接平板5上方，并距离连接平板5一定距离，垂准仪4的视准轴精确竖直，与连接平板5的回转轴线重合。
瞄准镜6位于垂准仪4的后方，瞄准镜6的光轴与垂准仪4的视准轴相交，瞄准镜6的光轴与镜面9垂直。
寻北仪7通过寻北仪定位销11定位于连接平板5上，且寻北仪7的定位基准与镜面9的法向平行，用于测量当前飞机的纵轴方向，即惯导所需的方位向；
两个水平仪8相互垂直放置于连接平板5上，其定位面在连接平板5上方、且与惯导安装过渡板的定位平面平行。
机架3上设有用于调节连接平板5位置的平移装置13、用于调节连接平板5水平度的调平装置14和用于调节连接平板5角度的回转装置15，还设有用于调节光轴截取装置1的高度的滑轨16。
机架3底部还可以设置有脚轮，用于进行机架3的移动。
本装置的调校流程具体流程为：
1、将飞机调水平，利用军械校靶镜19确定飞机纵轴方向，在军械校靶镜19光轴上设置铅垂线，(铅垂线距离军械校靶镜30m以上，这样能够提高测量精度)；
2、将机架3移动至军械校靶镜19的前方，并调整光轴截取装置1的位置，使得光轴截取装置1的屏幕位于军械校靶镜19视场中央(即位于军械校靶镜19光轴上)；
3、调平调校平台2和垂准仪4，水平移动调校平台2使得垂准仪4向上的激光光斑位于军械校靶镜19视场中央；
4、水平回转调校平台2使得铅垂线位于瞄准镜6视场中央；此时，瞄准镜6光轴方向与飞机纵轴方向一致；
5、采用寻北仪7测量获得此时飞机纵轴方向与真北方向的偏角，记为α。
6、取下调校平台2，并将惯导安装过渡板安装于连接平板5的下方，然后将安装了惯导安装过渡板的调校平台2安装到飞机惯导底板上，在飞机上通过调整惯导底板使寻北仪7的此时的示值与上述偏角α一致、且水平仪8水平。(则此时飞机上惯导坐标系与装置坐标系平行，从而保证了惯导坐标系与飞机坐标系重合，完成了惯导在飞机上安装方位的调校)。
本装置采光学测量结合调整机构使装置的坐标系与飞机坐标系平行，再通过惯性测量方法结合调校结构使惯导坐标系与飞机坐标系平行，从而保证了机上惯导坐标系与飞机坐标系平行，达到惯导在飞机上安装方位调校的目的。本装置的调校原理如图4所示。
本校准测具通过采用光学与惯性相结合的测量的方法，测量飞机的纵轴方向，并采用惯导自身的机械接口连接惯导自身的安装环境，对惯导安装接口进行直接测量调校，可以达到较高的调校精度，且操作简便，可以大幅提高调校效率。
传统的军械校靶镜19的光轴与机械定位轴线存在夹角误差，该误差在传统的直接使用军械校靶镜19机械手进行定位的方案中无法消除，因此调校精度较低，而本装置直接采用瞄准镜6光轴与惯导安装过渡板定位基准和寻北仪7定位基准建立联系，大大提高了调校精度。
该调校装置的调试方法：
1、回转轴线与垂准仪4视准轴调整至重合：
在调校平台2上调平连接平板5和垂准仪4，打开垂准仪4的向下激光，在回转装置15的轴线中心处设置中心标识22，如图6所示，调整垂准仪4位置，使得向下激光与中心标识22重合，然后固定垂准仪4；
2、以垂准仪4和自准直光电经纬仪20建立基准光轴；
在垂准仪4向下激光的光路上放置标识斜面23，如图7所示，在本调校装置的前方，约5m～8m处，放置自准直光电经纬仪20，经纬仪20的位置如图5所示，经纬仪20的中心高度与连接平板5一致。经纬仪20镜筒瞄向标识斜面23上的垂准仪4激光光斑，微调经纬仪20，使得标识斜面23上的激光光斑位于经纬仪20视场中心，此时将经纬仪20水平示数归零，此时经纬仪20光轴即为本次调校的方向基准。
在距离经纬仪40m和80m远处放置铅垂线，分别记为垂线A和垂线B，翻转经纬仪镜筒21，如图5所示，并调整垂线位置，使得两根垂线都位于经纬仪视场正中。
3、调整惯导系统定位基准与基准光轴平行。
初瞄：开启经纬仪初瞄激光，并调整经纬仪镜筒21俯仰，使得激光射向镜面9，调整回转装置15，使得经纬仪初瞄激光与镜面9反射的激光上下对齐。
校准：开启经纬仪自准直功能，使用微调功能抬起镜筒，瞄向镜面9，调整镜筒焦距，观察镜面9反射的自准直标记。微调回转装置15，使得自准直标记竖线与经纬仪视场中的分划板竖线重合，固定回转装置15。
此时惯导系统定位基准的方向，即镜面9法向，与前一步确定基准光轴方向一致。
4、调整瞄准镜6光轴与基准光轴平行。
调整瞄准镜6的位置和方向，使得垂线A和垂线B在瞄准镜6中的像都位于视场中心，即与测具瞄准镜6视场中分划板竖直方向刻线重合，然后固定瞄准镜6。
调校完毕后，可以保证调校装置的回转轴线与垂准仪4的视准轴重合，与测具瞄准镜6的光轴相交，瞄准镜6的光轴与惯导系统过渡板定位销孔10连线垂直，测具可以满足使用要求。
调校完毕后，可以保证测具的回转轴线与垂准仪4的视准轴重合，与测具瞄准镜6的光轴相交，瞄准镜6的光轴与惯导系统过渡板定位销孔10连线垂直，测具可以满足使用要求。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.基于陀螺寻北仪的飞机惯性导航安装调校装置的调试方法，其特征在于，该方法采用如下装置对飞机惯性导航装置的安装方位进行调校，该装置包括机架(3)和安装在机架(3)上的光轴截取装置(1)和调校平台(2)；
其中，光轴截取装置(1)为成像屏幕，位于调校平台(2)中垂准仪(4)的竖直向上的光路、以及军械校靶镜(19)的光路上，用于在军械校靶镜(19)中观察垂准仪(4)向上的激光光斑；
调校平台(2)由连接平板(5)和安装在连接平板(5)上的瞄准镜(6)、垂准仪(4)、寻北仪(7)和水平仪(8)构成；
所述连接平板(5)上设有与机上惯导安装过渡板配合的、基于一面两销定位方式的惯导机械接口；还设置有一个镜面(9)，镜面(9)的法向与连接平板(5)上的两销孔(10)连线方向垂直，作为惯导的方位向基准；还设有两个寻北仪定位销(11)，二者连线与镜面(9)垂直；还设有回转装置定位孔(12)，连接平板(5)的回转轴线与回转装置的中心轴线重合；
垂准仪(4)通过中空的垂准仪支座安装在连接平板(5)上方，并避开瞄准镜(6)的光路，垂准仪(4)的视准轴竖直、并与回转装置的中心轴线重合；
瞄准镜(6)位于垂准仪(4)的后方，瞄准镜(6)的光轴与垂准仪(4)的视准轴相交，瞄准镜(6)的光轴与镜面(9)垂直；
寻北仪(7)通过寻北仪定位销(11)安装在连接平板(5)上，且寻北仪(7)的定位基准与镜面(9)的法向平行；
连接平板(5)还设有两个相互垂直的水平仪(8)，水平仪(8)的定位面位于连接平板(5)上方、且与惯导安装过渡板的定位平面平行；
机架(3)上设有用于调节连接平板(5)位置的平移装置(13)、用于调节连接平板(5)水平度的调平装置(14)和用于调节连接平板(5)角度的回转装置(15)，还设有用于调节光轴截取装置(1)的高度的滑轨(16)；
调试方法如下：
步骤1、回转轴线与垂准仪(4)视准轴调整至重合：
在调校平台(2)上调平连接平板(5)和垂准仪(4)，打开垂准仪(4)的向下激光，在回转装置(15)的轴线中心处设置中心标识，调整垂准仪(4)位置，使得向下激光与中心标识重合，然后固定垂准仪(4)；
步骤2、以垂准仪(4)和自准直光电经纬仪建立基准光轴；
在垂准仪(4)向下激光的光路上放置标识斜面，在调校装置的前方放置自准直光电经纬仪，经纬仪的中心高度与连接平板(5)一致，经纬仪镜筒瞄向标识斜面上的垂准仪(4)激光光斑，微调经纬仪，使得标识斜面上的激光光斑位于经纬仪视场中心，此时将经纬仪水平示数归零，此时经纬仪光轴即为本次调校的基准光轴；
在距离经纬仪40m和80m远处各放置铅垂线A和B，翻转经纬仪镜筒，并调整垂线位置，使得两根垂线都位于经纬仪视场正中；
步骤3、调整惯导定位基准与基准光轴平行；
初瞄：开启经纬仪初瞄激光，并调整经纬仪镜筒俯仰，使得激光射向镜面(9)，调整回转装置(15)，使得经纬仪初瞄激光与镜面(9)反射的激光上下对齐；
校准：开启经纬仪自准直功能，使用微调功能抬起镜筒，瞄向镜面(9)，调整镜筒焦距，观察镜面(9)反射的自准直标记，微调回转装置(15)，使得自准直标记竖线与经纬仪视场中的分划板竖线重合，固定回转装置(15)；
此时惯导定位基准的方向，即镜面(9)法向，与步骤2确定的所述基准光轴方向一致；
步骤4、调整瞄准镜(6)光轴与基准光轴平行；
调整瞄准镜(6)的位置和方向，使得垂线A和垂线B在瞄准镜(6)中的像都位于视场中心，即与瞄准镜(6)视场中分划板竖直方向刻线重合，然后固定瞄准镜(6)，调校完毕。
2.如权利要求1所述的基于陀螺寻北仪的飞机惯性导航安装调校装置的调试方法，其特征在于，所述机架(3)底部设有脚轮(17)。
3.如权利要求1所述的基于陀螺寻北仪的飞机惯性导航安装调校装置的调试方法，其特征在于，所述步骤2中，所述自准直光电经纬仪位于所述调校装置的前方5m～8m处。
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