CN110686565A - 车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置及标定方法 - Google Patents

车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置及标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置及标定方法，属于火炮的跟踪定位领域；装置包括校靶镜、GPS接收机、两个GPS天线组件和连接电缆；两个所述GPS天线组件分别通过连接电缆与GPS接收机连接，GPS接收机用于数据接收、计算车载火炮系统零位与正北夹角数据；所述校靶镜的插杆安装于火炮击发管内；所述第一GPS天线组件通过安装支架套装在校靶镜的插杆中部；所述第二GPS天线组件水平放置于距离车载火炮系统大于10米的地面上。采用该装置进行系统零位与正北标定的标定方法简化了人工操作，消除了现有标定方法打点误差，放置GPS天线与标定点重合度等引入的人工误差，提高了标定精度，标定精度不大于0.3mil。

Description

车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置及标定方法
技术领域
本发明属于火炮的跟踪定位领域，具体涉及一种车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置及标定方法。
背景技术
影响车载火炮系统作战效能的一个关键因素为系统跟踪精度，因此车载火炮系统出厂时必须进行系统跟踪精度指标的评定，而评定该指标时需提前进行系统零位与正北夹角的标定，且标定精度至关重要。
该武器系统多个车载火炮系统进行组网协同作战时，需精确获取每一个系统的系统零位与正北夹角值，所以车载火炮系统出厂时需通过标定获取系统零位与正北夹角值，来对车载定位定向设备进行标校。
目前该车载火炮系统零位与正北夹角的标定主要依靠人工半自动确定标定点，再通过标准测绘点进行差分测量标定点的定位数据，人工计算获得系统零位与正北的夹角。
标定方法具体描述如下：
a.确定标定点A：将校靶镜插入30毫米火炮击发管内，使火炮方位处于零位并锁定，人工摇动火炮高低，用校靶镜光学镜管进行瞄准，校靶镜光轴轴线与火炮系统车载平台交点即为标定点A；
b.确定标定点B：人工摇动火炮高低手轮，用校靶镜光学镜管进行瞄准，校靶镜光轴轴线与炮口前方地面交点即为标定点B,标定点A、B两点连线即为该车载火炮系统的零位，为尽量消除人工打点引入的误差，要求B、A两点距离应足够大，需不小于500m；
c.获取标定点数据：将手持GPS天线放置在标定点A(B),通过与标准测绘点进行差分测试获取标定点的坐标值，A(x1、y1、z1)、B(x2、y2、z2)；
d.计算火炮系统零位与正北夹角：人工通过公式α＝arttan((y2-y1)/(x2-x1))计算标定点A、B两点连线与正北夹角,完成系统零位与正北的标定。
该标定方法对试验场地要求较高：试验场地必须有一个标准测绘点，且炮口零位方向延伸大于500m需开阔、无遮挡。该标定方法在步骤一、二确定标定点时，引入人工打点误差；步骤三在用GPS天线测试获取数据时，人工放置GPS天线测量与标定点点位重合度会二次引入误差；由于校靶镜光学镜视场较小，人工确定标定点时操作不便且一般耗时较长。
发明内容
要解决的技术问题：
为了解决现有系统零位与正北的标定方法场地要求高(需标准测绘点)、耗时长及误差大的不足，本发明提出一种车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置及标定方法，该标定方法提出了一种基于差分GPS技术的标定装置，可自动进行定位并获取北向数据，实时进行差分计算获取车载火炮系统零位与正北夹角值，完成系统零位与正北的标定。
本发明的技术方案是：一种车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置，其特征在于：包括校靶镜、GPS接收机、两个GPS天线组件和连接电缆；两个所述GPS天线组件分别通过连接电缆与GPS接收机连接，GPS接收机用于数据接收、计算车载火炮系统零位与正北夹角数据；所述校靶镜的插杆安装于火炮击发管内；
第一GPS天线组件包括第一GPS天线、第一螺杆和安装支架；所述第一GPS天线通过第一螺杆安装于所述安装支架的正上方；
第二GPS天线组件包括第二GPS天线、第二螺杆和底座；所述第二GPS天线通过第二螺杆安装于所述底座的正上方；
所述第一GPS天线组件通过安装支架套装在校靶镜的插杆中部；所述第二GPS天线组件水平放置于距离车载火炮系统大于10米的地面上。
本发明的进一步技术方案是：所述安装支架包括固定板、左夹块和右夹块；所述左夹块和右夹块为结构对称且对称设置的两个部件，在其相对面的相同位置开有弧形通槽，通过螺钉将校靶镜的插杆紧固于左夹块和右夹块之间的通槽处；所述固定板固定于左夹块和右夹块的上表面，其上开有第一螺纹通孔，所述第一螺杆与所述第一螺纹通孔配合安装，通过第一螺母拧紧固定。
本发明的进一步技术方案是：所述固定板、左夹块和右夹块均为正方形板状结构。
本发明的进一步技术方案是：所述底座为板状结构，在其上表面设置有锥形凸台，在锥形凸台的上表面开有第二螺纹通孔，所述第二螺杆与所述第二螺纹通孔配合安装，通过第二螺母拧紧固定。
本发明的进一步技术方案是：所述底座为圆形板状结构，在其上表面周向上均布多个螺纹孔，用于安装定位螺栓。
本发明的进一步技术方案是：所述安装支架、底座、第一螺杆和第二螺杆的材质为铝、钢、钛合金或尼龙。
一种采用车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置进行标定的方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：将所述第一GPS天线组件和第二GPS天线组件安装完成；然后将第一GPS天线组件的安装支架套装在校靶镜的插杆中部并通过螺钉紧固；
步骤二：将安装有所述第一GPS天线组件的校靶镜的插杆插入火炮击发管内；同时，将第二GPS天线组件放置于距离车载火炮系统大于10米的平地上；
步骤三：分别将第一GPS天线组件和第二GPS天线组件的第一GPS天线和第二GPS天线通过所述连接电缆连接；安装完成后开始通电；
步骤四：将火炮位置调整为零位并锁定，摇动火炮高低手轮，使用校靶镜的光学镜管进行瞄准；同时移动地面上的第二GPS天线组件，保证校靶镜瞄准第二GPS天线的中心点，即校靶镜光轴轴线与第二GPS天线中心相交；此时，第一GPS天线和第二GPS天线的连线为该车载火炮系统的零位；
步骤五：瞄准结束后，通过GPS接收机自动接收两个GPS天线的经度、纬度和高程的定位信息，GPS接收机自动计算出两个GPS天线连线与正北间夹角，即完成该车载火炮系统的零位与正北的标定。
有益效果
本发明的有益效果在于：采用该装置进行系统零位与正北标定的标定方法简化了人工操作，消除了现有标定方法打点误差，放置GPS天线与标定点重合度等引入的人工误差，提高了标定精度，标定精度不大于0.3mil；解决了现有人工标定方法对标定场地要求高(需要基准标定点、两点连线需大于500米)，标定时间较长等问题；该标定装置可应用在其它30毫米火炮系统上，标定方法可推广至同类火炮系统零位与正北标定上。
1.该标定装置由两个GPS天线位置直接确定火炮系统零位，并自动获取定位数据差分计算零位与北向夹角，简化了人工操作、缩短了标定时间。
2、该标定装置将其中一个GPS天线固定在火炮击发管上(零位)，另一个GPS天线为移动形式放置在零位延长线上，消除了现有标定方法由两个标定点确定火炮零位及放置GPS天线与标定点重合度等引入的人工误差，提高了零位标定精度；
3、该标定装置选取的GPS差分系统可满足寻北定向精度不小于0.3mil(10m基线)，解决了现有人工标定方法对标定场地要求高(需要一个基准测绘点、两个标定点连线需大于500米)的问题。
该标定装置可应用在其他30毫米火炮系统上，标定方法可推广至同类火炮系统零位与正北标定上。
附图说明
图1背景技术中某车载火炮系统现行的零位与北向标定方法；
图2本发明车载火炮系统零位标定装置及方法示意图；
图3本发明车载火炮系统零位标定装置安装支架结构图；
图4本发明车载火炮系统零位标定装置底座结构图；
图5本发明车载火炮系统零位标定装置螺杆结构图；
图6本发明车载火炮系统零位标定装置局部示意图(1)；
图7本发明车载火炮系统零位标定装置局部示意图(2)；
附图标记说明：1、校靶镜；2、标定点A；3、标定点B；4、第一GPS天线；5、GPS接收机；6、连接电缆；7、安装支架；8、底座；9、第一螺杆；10、第二GPS天线；11、第二螺杆。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
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”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。
参见图2-图3。
本发明为一种车载30毫米火炮系统零位的标定装置及标定方法，包括校靶镜1、GPS接收机5、第一GPS天线组件、第二GPS天线组件和连接电缆6。第一GPS天线组件的结构为：第一GPS天线4通过第一螺杆9安装于安装支架7的正上方；第二GPS天线组件的结构为：第二GPS天线10通过第二螺杆11安装于底座8的正上方。
安装支架7包括固定板、左夹块和右夹块；所述左夹块和右夹块为结构对称且对称设置的两个部件，在其相对面的相同位置开有弧形通槽，通过螺钉将校靶镜的插杆紧固于左夹块和右夹块之间的通槽处；所述固定板固定于左夹块和右夹块的上表面，其上开有第一螺纹通孔，所述第一螺杆9与所述第一螺纹通孔配合安装，通过第一螺母拧紧固定。所述第一GPS天线组件通过安装支架7套装在校靶镜的插杆中部，使用时，将校靶镜的插杆一端插入火炮击发管内，
底座8为圆形板状结构，在其上表面设置有锥形凸台，在锥形凸台的上表面开有第二螺纹通孔，第二螺杆11与所述第二螺纹通孔配合安装，通过第二螺母拧紧固定。所述第二GPS天线组件通过底座8水平放置于距离车载火炮系统大于10米的地面上。供电后，即可进行火炮零位与正北标定。
GPS天线：外购件、型号——双BDS/GPS天线，北京星网宇达公司，用于同步接收卫星信号，获取位置及北向信息。
GPS接收机：外购件、型号——XW-SC3661双BDS/GPS定位定向接收机，北京星网宇达公司，用于数据接收、计算车载火炮系统零位与正北夹角数据。
连接电缆6：外购件，北京星网宇达公司，用于给GPS接收机供电，GPS天线与GPS接收机间信息传输。
安装支架7：材料可采用铝、钢、钛合金、尼龙等，优选材料为铝，用于将GPS天线固定在校靶镜插杆上。
底座8：材料可采用铝、钢、钛合金、尼龙等，优选材料为铝，用于将GPS天线固定放置在地面上。
螺杆：材料可采用铝、钢、钛合金、尼龙等，优选材料为铝，用于将GPS天线与安装支架及底座连接起来。
安装准备工作：
a.第一GPS天线组件的安装：将第一螺杆9一端的螺纹拧入第一GPS天线4螺孔内，另一端的螺纹拧入安装支架7螺孔内，安装支架7的通槽套装在校靶镜1的插杆中部通过螺钉紧固，并通过第一螺母固定将第一螺杆9紧固；第二GPS天线组件的安装；第二螺杆11一端的螺纹拧入第二GPS天线10的螺孔内，另一端螺纹拧入底座8螺孔内；
b.将安装有所述第一GPS天线组件的校靶镜1插杆插入30毫米火炮击发管内，将第二GPS天线组件通过底座8移至距离车载火炮系统大于10米的平地上；
c.分别将第一GPS天线组件和第二GPS天线组件的第一GPS天线4和第二GPS天线10通过连接电缆6连接；
d.装置安装完成后，对设备进行加电。
具体标定方法如下：
a.使火炮方位处于零位并锁定，人工摇动火炮高低手轮，用校靶镜光学镜管进行瞄准，同时移动天线地面上的第二GPS天线组件，确保校靶镜瞄准第二GPS天线10中心点，即校靶镜光轴轴线与第二GPS天线10中心相交；第一GPS天线和第二GPS天线的连线即为该车载火炮系统的零位；
b.瞄准结束后，GPS接收机5自动接收第一GPS天线和第二GPS天线的定位信息(经度、纬度、高程)，GPS接收机5自动计算出第一GPS天线和第二GPS天线连线与正北间夹角，即完成该车载火炮系统的零位与正北的标定。
例如：某次测试数据：第一GPS天线定位信息(经度：109°32′49.144143″，纬度：34°50′12.991115″，高程：348.276米)、第二GPS天线定位信息(经度：109°32′57.0798″，纬度：34°50′14.7585″，高程：346.40米)，GPS接收机5计算输出该系统零位和北向夹角为：74°53′。
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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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。

Claims (7)

1.一种车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置，其特征在于：包括校靶镜、GPS接收机、两个GPS天线组件和连接电缆；两个所述GPS天线组件分别通过连接电缆与GPS接收机连接，GPS接收机用于数据接收、计算车载火炮系统零位与正北夹角数据；所述校靶镜的插杆安装于火炮击发管内；
第一GPS天线组件包括第一GPS天线、第一螺杆和安装支架；所述第一GPS天线通过第一螺杆安装于所述安装支架的正上方；
第二GPS天线组件包括第二GPS天线、第二螺杆和底座；所述第二GPS天线通过第二螺杆安装于所述底座的正上方；
所述第一GPS天线组件通过安装支架套装在校靶镜的插杆中部；所述第二GPS天线组件水平放置于距离车载火炮系统大于10米的地面上。
2.根据权利要求1所述车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置，其特征在于：所述安装支架包括固定板、左夹块和右夹块；所述左夹块和右夹块为结构对称且对称设置的两个部件，在其相对面的相同位置开有弧形通槽，通过螺钉将校靶镜的插杆紧固于左夹块和右夹块之间的通槽处；所述固定板固定于左夹块和右夹块的上表面，其上开有第一螺纹通孔，所述第一螺杆与所述第一螺纹通孔配合安装，通过第一螺母拧紧固定。
3.根据权利要求2所述车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置，其特征在于：所述固定板、左夹块和右夹块均为正方形板状结构。
4.根据权利要求1所述车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置，其特征在于：所述底座为板状结构，在其上表面设置有锥形凸台，在锥形凸台的上表面开有第二螺纹通孔，所述第二螺杆与所述第二螺纹通孔配合安装，通过第二螺母拧紧固定。
5.根据权利要求1所述车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置，其特征在于：所述底座为圆形板状结构，在其上表面周向上均布多个螺纹孔，用于安装定位螺栓。
6.根据权利要求1所述车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置，其特征在于：所述安装支架、底座、第一螺杆和第二螺杆的材质为铝、钢、钛合金或尼龙。
7.一种采用权利要求1、2或4所述车载30毫米火炮系统零位与正北标定装置进行标定的方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：将所述第一GPS天线组件和第二GPS天线组件安装完成；然后将第一GPS天线组件的安装支架套装在校靶镜的插杆中部并通过螺钉紧固；
步骤二：将安装有所述第一GPS天线组件的校靶镜的插杆插入火炮击发管内；同时，将第二GPS天线组件放置于距离车载火炮系统大于10米的平地上；
步骤三：分别将第一GPS天线组件和第二GPS天线组件的第一GPS天线和第二GPS天线通过所述连接电缆连接；安装完成后开始通电；
步骤四：将火炮位置调整为零位并锁定，摇动火炮高低手轮，使用校靶镜的光学镜管进行瞄准；同时移动地面上的第二GPS天线组件，保证校靶镜瞄准第二GPS天线的中心点，即校靶镜光轴轴线与第二GPS天线中心相交；此时，第一GPS天线和第二GPS天线的连线为该车载火炮系统的零位；
步骤五：瞄准结束后，通过GPS接收机自动接收两个GPS天线的经度、纬度和高程的定位信息，GPS接收机自动计算出两个GPS天线连线与正北间夹角，即完成该车载火炮系统的零位与正北的标定。
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