CN110514408A - 一种机载光电探测设备零位校正方法 - Google Patents

Abstract

一种机载光电探测设备零位校正方法，已知布置在飞机机身上的测量点，已知光电探测设备传感器的位置，通过激光跟踪仪测量飞机机身上的测量点，构成飞机构造水平面和飞机构造水平线，建立飞机机体坐标系；构造一条通过光电探测设备传感器光学中心与目标靶球中心之间的直线，计算直线与飞机构造水平面之间的夹角，即为标准俯仰角，计算直线在飞机基准水平面上的投影线与飞机轴线之间的夹角，即为标准方位角；同时光电探测设备瞄准飞机前方同一个目标靶球，读取机上显示器中显示的俯仰角和方位角，分别减去标准俯仰角和方位角，将上述俯仰角差值和方位角差值人工装订到光电探测设备中，完成光电探测设备零位校正。

Description

一种机载光电探测设备零位校正方法

技术领域

本发明涉及飞机制造中机载设备的检测校正技术，具体是一种机载光电探测设备零位校正方法。

背景技术

机载光电探测设备是一个复杂的光机电自动控制系统，主要用于对目标进行搜索、瞄准、跟踪及测距等，实现对目标的侦查及武器精确投放，通常包括红外、电视和激光等探测器。为达到最佳的探测瞄准精度，必需将机载光电探测设备的红外或电视等探测器光轴零位与飞机构造水平线进行平行校准，即零位校正(简称校靶)。目前，机载光电探测设备校靶仍然采用的传统方法是：首先飞机调水平；飞机正前方较远距离放置机械式靶板；调整靶板靶心位置对准光电探测设备探测器(红外或电视等)；操作光电探测设备瞄准靶板靶心完成校靶。

传统的校靶存在以下缺点：

1.靶板体积大、较为笨重，靶板存放、运输和使用非常不方便，不利于用户使用和维护；

2.靶板校靶精度低，由于靶板迎风面积较大，在外场露天环境下容易受阵风影响而摆动，甚至于倾覆，严重影响校靶精度；

3.靶板校靶效率低，每次校靶前，飞机需要调整水平，时间长、效率低；靶板摆放时间长，且摆放的位置精度依赖于人眼或者测量仪器精度，精准度难以保证稳定；

4.通用性差，不同型号的飞机以及不同型号的机载光电探测设备，对应的靶板尺寸大小、靶心位置均不相同；对于现役飞机加改装光电，其安装位置不一定能确保在飞机机头部位，如果光电安装在前起落架后，使用传统方式校靶时前起落架就会遮挡靶板视线，严重影响校靶精度甚至无法进行校靶。

随着光学精密测量技术的飞速发展,现如今光学精密测量技术已经发展成一门集光、机、电、算、材与一体的综合学科。测量尺寸和测量精度都有了很大的提高,测量方法也有了很大的改变。

发明内容

本申请的目的在于提出一种针对光电探测设备的激光跟踪仪校靶方法，不需要传统的机械式靶板校靶，也不需要飞机调水平，只需要一部激光跟踪仪，就可以完全解决上述所有问题，并具有较高的校靶精度。

一种机载光电探测设备零位校正方法，已知布置在飞机机身上的测量点，已知光电探测设备传感器的位置，其特征在于，1)通过激光跟踪仪测量飞机机身上的测量点，构成飞机构造水平面和飞机构造水平线，建立飞机机体坐标系；2)通过激光跟踪仪测量飞机前方某一固定位置目标靶球在飞机机体坐标系中的位置坐标；3)构造一条通过光电探测设备传感器光学中心与目标靶球中心之间的直线，通过激光跟踪仪计算直线与飞机构造水平面之间的夹角，即为标准俯仰角，计算直线在飞机基准水平面上的投影线与飞机轴线之间的夹角，即为标准方位角；4)同时操作飞机上的光电探测设备瞄准飞机前方的同一个目标靶球，读取该目标靶球在飞机机体坐标系中的俯仰角和方位角；5)将步骤4)中的俯仰角与步骤3)中的俯仰角进行比较，得出二者之间的俯仰角差值，同时将步骤4)中的方位角与步骤3)中的方位角进行比较，得出二者之间的方位角差值；6)将上述俯仰角差值和方位角差值人工装订到光电探测设备中，完成光电探测设备零位校正。

通过激光跟踪仪测量飞机机身右侧最前端和最后端的两个测量点，再通过激光跟踪仪测量飞机机身左侧最前端和最后端的两个测量点，根据测量的飞机机身右侧和左侧的四个测量点的坐标值，采用最小二乘拟合方法确定飞机构造水平面。

通过激光跟踪仪测量飞机机身右侧飞机对称面上的最后端测量点，再通过激光跟踪仪测量飞机机身左侧飞机对称面上的最前端测量点，将两个测量点的连线投影到飞机构造水平面上，即为飞机构造水平线。

本申请的有益效果在于：相比传统的校靶方法，采用激光跟踪仪进行校靶，能大幅度提高校靶精度；不需要专用靶板，节约了产品采购成本和管理维护成本；可适用于任何型号飞机及其机载光电探测设备，通用性好；由于不需要飞机调平过程，明显的节省了人力和物力，极大的提高了地勤人员的工作效率。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细说明。

附图说明

图1是飞机测量点位置示意图。

图2是机载光电探测设备零位校正方法示意图。

图中编号说明：1机体、2机身右侧前端测量点、3机身右侧后端测量点、

4机身左侧前端测量点、5机身左侧后端测量点、6飞机对称面前端测量点、7飞机对称面后端测量点、8目标靶球、9光电探测设备传感器光学中心。

具体实施方式

本发明方法仅以某型飞机及安装的某型光电转塔为例叙述校靶方法，其它型号飞机和光电探测设备的校靶可参照执行(文中框位和参数根据机型和光电探测设备的型号有所差异)。

在飞机周围地面上建立激光跟踪仪测量基站，将处于飞机前方某一位置基站的靶球(注：靶球是被激光跟踪仪跟踪的光学目标，能使入射的激光束平行原路返回跟踪仪)作为光电探测设备瞄准的目标靶球8，尽量选取在飞机前方的和在激光跟踪仪测量范围内最远的基站作为目标靶球8。

将激光跟踪仪置于飞机右侧，选择合适位置，保证激光跟踪仪可以测到所有的基站，并可以测到飞机右侧所有的测量点。选择机身右侧前端测量点2，即实施例中机身12框上的右侧测量点，机身右侧后端测量点3，即实施例中机身57框上的右侧测量点，选择飞机对称面后端测量点7，即实施例中机身55框下方的测量点进行测量，分别得到各测量点的坐标值。

将激光跟踪仪置于飞机左侧，选择合适位置，保证跟踪仪可以测到所有的基站，并可以测到飞机左侧所有的测量点。选择机身左侧前端测量点4，即实施例中机身12框上的左侧测量点，机身左侧后端测量点5，即实施例中机身57框上的左侧测量点，选择飞机对称面前端测量点6，即实施例中机身12框下方的测量点进行测量，分别得到各测量点的坐标值。

根据测量结果，将机身右侧前端测量点2、机身右侧后端测量点3、机身左侧前端测量点4、机身左侧后端测量点5四个点的坐标值采用最小二乘拟合方法确定飞机构造水平面(飞机坐标系中的XOZ平面),由飞机对称面前端测量点6和飞机对称面后端测量点7两点构造一条连线，将连线投影到飞机构造水平面上，即为飞机构造水平线(X轴方向，逆航向为正)；确定飞机坐标原点O。建立飞机机体坐标系。

将激光跟踪仪测量的目标靶球8的坐标值通过坐标转换，变为飞机坐标系中的坐标值；已知光电探测设备在机上的安装位置和探测器(红外或电视等)在光电探测设备中的安装位置，计算出探测器(红外或电视等)的光学中心点9在飞机坐标系中的坐标值。目标靶球8与光学中心点9构成一条直线，计算该直线与飞机构造水平面之间的夹角，即标准俯仰角βc；计算直线在飞机构造水平面上的投影线与飞机构造水平线之间的夹角，即标准方位角αc。

与此同时，操作机上光电探测设备，使探测器(电视或红外等)在显示器上的十字光标中心压在目标靶球8的中心，显示器显示实时的方位角α和俯仰角β。

将显示器显示的方位角α和俯仰角β减去激光跟踪仪测量计算的飞机坐标系下的标准方位角αc和标准俯仰角βc(Δα＝α-αc，Δβ＝β-βc)，得到光电探测设备零位误差Δα和Δβ，通过手动输入装订误差到光电探测设备中，完成一次光电探测设备零位校正。

Claims (3)

1.一种机载光电探测设备零位校正方法，已知布置在飞机机身上的测量点，已知光电探测设备传感器的位置，其特征在于，1)通过激光跟踪仪测量飞机机身上的测量点，构成飞机构造水平面和飞机构造水平线，建立飞机机体坐标系；2)通过激光跟踪仪测量飞机前方某一固定位置目标靶球在飞机机体坐标系中的位置坐标；3)构造一条通过光电探测设备传感器光学中心与目标靶球中心之间的直线，通过激光跟踪仪计算直线与飞机构造水平面之间的夹角，即为标准俯仰角，计算直线在飞机基准水平面上的投影线与飞机轴线之间的夹角，即为标准方位角；4)同时操作飞机上的光电探测设备瞄准飞机前方的同一个目标靶球，读取该目标靶球的俯仰角和方位角；5)将步骤4)中的俯仰角与步骤3)中的俯仰角进行比较，得出二者之间的俯仰角差值，同时将步骤4)中的方位角与步骤3)中的方位角进行比较，得出二者之间的方位角差值；6)将上述俯仰角差值和方位角差值人工装订到光电探测设备中，完成光电探测设备零位校正。

2.如权利要求1所述的机载光电探测设备零位校正方法，其特征在于，通过激光跟踪仪测量飞机机身右侧前端和后端的两个测量点，再通过激光跟踪仪测量飞机机身左侧前端和后端的两个测量点，根据测量的飞机机身右侧和左侧的四个测量点的坐标值，采用最小二乘拟合方法确定飞机构造水平面。

3.如权利要求1或2所述的机载光电探测设备零位校正方法，其特征在于，通过激光跟踪仪测量飞机机身右侧飞机对称面上后端的一个测量点，再通过激光跟踪仪测量飞机机身左侧飞机对称面上前端的一个测量点，将两个测量点的连线投影到飞机构造水平面上，即为飞机构造水平线。