CN112461071A - 一种惯导设备重复安装误差的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于惯性导航设备领域，公开了一种惯性导航设备(以下简称惯导设备)重复安装误差的测量方法，包括以下步骤：获取参考基准线、参考视线长度：在惯导设备安装基座上安装一条形块，条形块靠近惯导设备的一侧所在直线为参考基准线，条形块的长度为参考视线长度；获取观测点位移量：使用测量工具分别测量惯导设备靠近条形块的一侧两端相对于参考基准线的位移量，二者之差即为惯导设备安装位置与参考基准线的位移量；利用小角法原理计算出惯导设备拆装前后相对于参考基准线的安装角度偏差，二者的差值即为惯导设备重复安装前后的误差值。本发明方法可定量的计算出惯导设备重复安装前后的安装误差，有效地解决了惯导设备的重复安装问题，重复安装精度在7″以内。

Description

一种惯导设备重复安装误差的测量方法

技术领域

本发明属于惯性导航设备领域，尤其涉及一种惯导设备重复安装误差的测量方法。

背景技术

惯导设备是高精度的导航设备，是载体位置和姿态测量的基准，传统上惯导设备在使用时，进行完系统的安装标定后不会再进行拆装或搬移安装位置，尤其对船用惯导设备，需要在坞内的特定环境下进行坐标取齐，无法在船用动态情况下完成，若在特殊情况下，如惯导设备故障需进行拆装更换，或改变安装位置，若船舶无法进坞，或其它载体在静态情况下无参考基准的情况下，就必须考虑惯导设备的重复安装，需要找到一种有效手段，能够高精度的测量惯导设备重复安装精度，这对使用惯导设备提出了新的挑战。

目前在导航领域，惯导设备在安装使用时，都是在静态情况下安装完成，进行统一的坐标取齐，若在脱离实验室条件的静态情况下，在动态情况下安装，通常采用机械靠面的方式，重复安装精度通常可达到几角分，精度有限，目前在动态情况下还未看到更好的方法。

当前，高精度惯导设备的姿态精度远高于几角分，所以常规的重复安装方法，难以发挥惯导设备的精度，根据以上实际需求，研究一种能够在动态情况下，或不需要静态参考基准，来测量惯导设备重复安装精度的方法非常有必要，对使用惯导设备具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种惯导设备重复安装误差的测量方法，根据小角法的基本原理，采用精密机械加工技术和千分表，设计加工了测量工具，对惯导设备整体搬移的重复安装误差进行测定，可定量的计算出惯导设备重复安装前后的安装误差，有效地解决了惯导设备的重复安装问题，重复安装精度在7″以内。

本发明采用的技术方案是：

一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)获取参考基准线、参考视线长度：在惯导设备安装基座上安装一条形块，所述条形块靠近惯导设备的一侧所在直线为参考基准线，所述条形块的长度为参考视线长度S；

(2)获取观测点位移量：使用测量工具分别测量惯导设备靠近条形块的一侧两端相对于参考基准线的位移量，记惯导设备两端的位移量分别为P_L、P_R，观测点位移量ΔP＝P_R-P_L，即为惯导设备安装位置与参考基准线的位移量；

(3)利用小角法原理计算出惯导设备相对于参考基准线的安装角度偏差β为：

β＝ΔP×ρ/S

进而，β＝(P_R-P_L)×ρ/S

其中ρ＝206265，为工程测量中的常数；

(4)重复步骤(2)、(3)，可计算出惯导设备搬移前后相对于参考基准线的安装角度偏差，二者的差值即为惯导设备重复安装前后的误差值。

进一步地，所述的一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于，所述测量工具包括：千分表、千分表安装板、固定块，所述千分表安装板垂直安装于所述固定块上，所述千分表固定安装于所述千分表安装板的顶部。

进一步地，所述的一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于，所述固定块上开设有滑槽，所述千分表安装板垂直滑动安装于所述滑槽中。

进一步地，所述的一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于，使用测量工具分别测量惯导设备靠近条形块的一侧两端相对于参考基准线的位移量的具体步骤为：

(1)将测量工具的安装块与所述条形块的一侧固定连接；

(2)采用千分表分别测量惯导设备靠近条形块的一侧两端相对于参考基准线的位移量。

进一步地，所述的一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于，所述条形块、固定块均为表面光滑的长方体块。

本发明的有益效果在于：

本发明将工程测量中的小角法引入至惯导设备重复安装领域，并提出利用精密机械加工技术和千分表设计了测量工具，有效地解决了在动态或不需要静态参考基准的情况下，惯导设备的重复安装问题；

本发明简单实用，具有较好的工程应用前景，且精度较高，能达到7″以内；

本发明提出的惯导设备重复安装方法实用范围广，如船载、机载等其它载体使用的捷联式惯导、平台式惯导等不同应用系统。

附图说明

图1为小角法观测原理示意图；

图2为本发明方法中惯导设备、安装基座、条形块俯视示意图；

图3为本发明的测量工具结构示意图；

图4为本发明的测量工具的千分表安装板、固定块的结构示意图；

图5为本发明实施例所使用的小角法测量示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1，以一种船用惯导设备为例，考虑重复安装时，重复安装的水平精度可通过惯导设备安装基座和设备底座的精密机械加工面确保，重复安装需要测量惯导设备安装前后航向角的变化量，本发明根据小角法原理，计算出航向角的变化量，成功解决惯导设备的重复安装难题。具体如下：

一、小角法原理

小角法是工程测量中水平位移测量中常用的方法，该方法通过测定基准线方向与观测点之间的微小角度，从而计算出观测点相对于基准线的位移量，其原理如图1所示，可以看出小角法的基本原理和使用条件，以及如何将角度测量转化为位移测量：

其中，P为观测点,AB为参考基准线，AC的距离S为参考视线长，若实际测得观测点P偏离视准线AC的小角度值β，在S已知的条件下，根据小角度计算方法，可计算出观测点偏离视准线的位移量ΔP：

公式(1)中，ΔP为观测点位移量，S为参考视线长度，β为小角度，ρ＝206265，为工程测量中的常数。

在实际使用中，若测得观测点位移量ΔP，在S已知的条件下，根据公式(1)，可计算得到小角度β值，如公式(2)所示

β＝(ΔP×ρ)/S (2)

通过该式可求得小角度值，本发明利用该公式测量惯导设备的航向偏移量。

二、加工测量工具

如图2、3所示，测量工具包括：千分表4、千分表安装板5、固定块6，固定块6上开设有滑槽7，千分表安装板5垂直滑动安装于滑槽7中，千分表4固定安装于千分表安装板5的顶部，固定块6为表面光滑的长方体块。

三、惯导设备重复安装误差的测量方法

一种惯导设备重复安装误差的测量方法，包括以下步骤：

(1)获取参考基准线、参考视线长度：如图2所示，惯导设备在安装时，惯导设备底座采用4个内六角螺丝固定在安装基座1上，在惯导设备安装基座1上安装一条形块2，条形块2为表面光滑的长方体块，条形块2靠近惯导设备的一侧所在直线为参考基准线，条形块2的长度为参考视线长度S；其中，惯导设备在安装时，底座采用4个内六角螺丝固定在安装基座上；

(2)获取观测点位移量：如图5所示，将测量工具的安装块6与条形块2的一侧固定连接；滑动千分表安装板5至滑槽7的左侧，采用千分表4测量惯导设备靠近条形块2的一侧左端相对于参考基准线的位移量，再滑动千分表安装板5至滑槽7的右侧，采用千分表4测量惯导设备靠近条形块2的一侧右端相对于参考基准线的位移量，记惯导设备左右两端的位移量分别为P_L、P_R，观测点位移量ΔP＝P_R-P_L，即为惯导设备安装位置与参考基准线的位移量；

(3)利用小角法原理计算出惯导设备相对于参考基准线的安装角度偏差β为：

β＝ΔP×ρ/S

进而，β＝(P_R-P_L)×ρ/S

其中ρ＝206265，为工程测量中的常数；

(4)重复步骤(2)、(3)，可计算出惯导设备搬移前后相对于参考基准线的安装角度偏差，二者的差值即为惯导设备重复安装前后的误差值，也就是“航向”修正量，将该修正量装订到系统的坐标取齐参数中，就能确保搬移后系统的航向精度。

本发明中，条形块2在安装基座1上固定，惯导设备重复安装前后条形块2的位置始终保持不动，条形块2的长度S在加工时事先确定，根据惯导设备的硬件结构，这里确定参考视线长度S为150㎜，不同场合下使用时参考视线长度S可视情而定。

在惯导设备重复安装时，可通过测量搬移前后两次的安装角度偏差，二者的差值，即重复安装前后惯导设备的重复安装误差。

利用本发明方法对惯导设备进行重复安装，在实验室环境下与方位基准进行比对，重复安装精度在7″以内。

综上，实验室环境下与方位基准的比对结果验证了本发明提出惯导设备重复安装误差测量方法的有效性和可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)获取参考基准线、参考视线长度：在惯导设备安装基座上安装一条形块，所述条形块靠近惯导设备的一侧所在直线为参考基准线，所述条形块的长度为参考视线长度S；

(2)获取观测点位移量：使用测量工具分别测量惯导设备靠近条形块的一侧两端相对于参考基准线的位移量，记惯导设备两端的位移量分别为P_L、P_R，观测点位移量ΔP＝P_R-P_L，即为惯导设备安装位置与参考基准线的位移量；

(3)利用小角法原理计算出惯导设备相对于参考基准线的安装角度偏差β为：

β＝ΔP×ρ/S

进而，β＝(P_R-P_L)×ρ/S

其中ρ＝206265，为工程测量中的常数；

(4)重复步骤(2)、(3)，可计算出惯导设备拆装前后相对于参考基准线的安装角度偏差，二者的差值即为惯导设备重复安装前后的误差值。

2.根据权利要求1所述的一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于，所述测量工具包括：千分表、千分表安装板、固定块，所述千分表安装板垂直安装于所述固定块上，所述千分表固定安装于所述千分表安装板的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于，所述固定块上开设有滑槽，所述千分表安装板垂直滑动安装于所述滑槽中。

4.根据权利要求2或3所述的一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于，使用测量工具分别测量惯导设备靠近条形块的一侧两端相对于参考基准线的位移量的具体步骤为：

(1)将测量工具的安装块与所述条形块的一侧固定连接；

(2)采用千分表分别测量惯导设备靠近条形块的一侧两端相对于参考基准线的位移量。

5.根据权利要求4所述的一种惯导设备重复安装误差的测量方法，其特征在于，所述条形块、固定块均为表面光滑的长方体块。

Images