CN113607186A - 一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于惯性导航技术领域，具体涉及一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，包括原位校准前期准备、横滚安装误差校正、方位与俯仰安装误差校正以及退出校准。相对于现有技术，本技术方案采用简单的工具对瞄准吊舱的横滚安装误差以及方位与俯仰安装误差进行了有效校正，实现了对瞄准吊舱的精确校准，操作简单，结果可靠，通过该方法校准，可以达到的效果是彻底消除瞄准吊舱的安装误差，使瞄准吊舱的实际安装位置达到与设计位置相同的效果。

Description

一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，具体涉及一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法。

背景技术

机载瞄准吊舱是一种悬挂在飞机专用挂梁处的舱形装置，具备昼夜条件下对地面目标成像、搜索、识别、跟踪、激光测距和激光照射等功能。机载瞄准吊舱的瞄准精确度决定了是否能利用瞄准吊舱准确引导激光炸弹对作战对象实施精确打击。瞄准吊舱在初次挂装飞机时，由于安装中的各种不可抗力因素会引入安装误差，影响吊舱视轴中心瞄准精确度，导致吊舱无法正确瞄准并识别作战对象。因此，在初次挂装瞄准吊舱时，需要对瞄准吊舱进行外校准，消除挂装偏差对视轴瞄准准确度的影响。

目前有两种校准方法：一是通过单独对瞄准吊舱的视轴线进行校准，确保吊舱的视轴线的平行度与垂直度；二是对飞机上的挂梁进行水平测量，测量挂梁相对飞机的安装位置符合技术要求。两种方法在吊舱装上飞机后，都不再进行校准，忽略了挂梁与吊舱安装贴合面的安装误差值，从而影响吊舱的瞄准精度，误差值最大可达3′。

发明内容

为了消除挂装瞄准吊舱时引入的误差，本专利提出了一种飞机原位瞄准吊舱外校准方法。该方法将瞄准吊舱挂装在飞机上，通过飞机靶板和校准标杆，测量出瞄准吊舱相对于飞机的安装姿态，用于飞机与吊舱之间传送瞄准线和图像中心线时进行坐标转换。

具体通过以下技术方案实现：

一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，包括原位校准前期准备、横滚安装误差校正、方位与俯仰安装误差校正以及退出校准；

所述原位校准前期准备即瞄准吊舱在进行原位校准前需进行必要准备工作，包括以下步骤：

S11，准备校正工具：准备好飞机靶板、吊舱校准设备、米尺、经纬仪和两个校准标杆待用；

S12，将需要挂装瞄准吊舱的飞机架置水平，保证瞄准吊舱在校准前与飞机靶板之间无测量误差；

S13，在飞机唇口水平测量点正前方放置飞机靶板，在沿瞄准吊舱头部左右方向相同距离处各放置一个校准标杆，并确保两个校准标杆到飞机靶板的距离相等；

S14，将校准设备接入瞄准吊舱，并基于校准设备精确调整校准标杆的位置；

S15，将经纬仪摆放在可以看到两个校准标杆的位置上，并确认两个校准标杆在经纬仪的视场内；

所述横滚安装误差校正即瞄准吊舱横滚安装误差校正，包括以下步骤：

S21，利用经纬仪确定一个水平点，并通过经纬仪在两个校准标杆上寻找该水平点的位置，将水平点在左侧校准标杆上的位置记为x，将水平点在右侧校准标杆上的位置记为y；

S22，通过校准设备控制瞄准吊舱右横滚90°，观察此时瞄准吊舱视轴十字横线在左侧校准标杆上的位置并标记为x1；再通过校准设备控制瞄准吊舱左横滚90°，观察瞄准吊舱视轴十字横线在右侧校准标杆上的位置并记为y1；

S23，令吊舱调节量为z，则有吊舱调节量计算公式z＝[(x-x1)-(y-y1)-54]÷2；在实际情况中，瞄准吊舱的视轴是偏离瞄准吊舱的中心轴27cm，因此在吊舱调节量计算公式中，54(27×2)则是用于消除偏离带来的计算误差；

S24，基于吊舱调节量z计算基于左侧校准标杆的调节量x2和基于右侧校准标杆的调节量y2，则有x2＝x1-z和y2＝y1+z，然后在左侧校准标杆上标记x2的位置，右侧校准标杆上标记y2的位置；

S25，控制瞄准吊舱右横滚90°，并调整吊舱视轴十字横线与x2的位置重合；再控制瞄准吊舱左横滚90°，并调整吊舱视轴十字横线与y2位置重合；

S26，控制瞄准吊舱记忆横滚安装角度；

所述方位与俯仰安装误差校正：经横滚安装误差校正后，在确保瞄准吊舱横滚姿态不变的条件下，控制瞄准吊舱进行方位和俯仰移动，直至瞄准吊舱视轴十字中心与飞机靶板上校靶点十字中心重合，并控制瞄准吊舱记忆方位和俯仰的移动量；

所述退出校准：完成瞄准吊舱的横滚、方位和俯仰三个姿态的校准后，通过校准设备控制瞄准吊舱退出外校控制流程，结束瞄准吊舱安装误差的校准。

优选的，所述校准标杆包括定位底座和带有刻度的活动杆体，活动杆体的刻度间隔1mm，活动杆体的一端与定位底座的顶部活动连接，活标杆体上设置有气泡盘。

优选的，所述活动杆体呈圆柱形，其直径为30～50mm、高度为2000mm。

优选的，所述步骤S12中，将飞机架置水平包括以下步骤：

S12-1，在飞机机身上选择测量点，并在测量点上设置红色标识；

S12-2，基于水平仪寻找一个虚拟水平面，并观察相应的红色标识与水平面的距离满足飞机水平要求；

S12-3，若满足，则判定水平放置；若不满足，则采用千斤顶调节飞机局部高度，直到相应的红色标识与水平面的距离满足飞机水平要求。

优选的，所述步骤S13中，飞机靶板处于距离飞机唇口水平测量点正前方25m处，两个校准标杆距离瞄准吊舱头部20m。

优选的，所述步骤S14中，精确调整校准标杆的位置包括以下步骤：

S14-1，调试校准设备，使瞄准吊舱进入校准设备的外校控制画面；

S14-2，将瞄准吊舱上电后，通过校准设备操作并观察瞄准吊舱，使瞄准吊舱头部横滚角为0°、俯仰角下偏90°；

S14-3，通过校准设备控制瞄准吊舱向左转动头部90°，调整左侧校准标杆位置，直至在外校控制画面中观察到左侧校准标杆与瞄准吊舱视轴十字竖线重合；

S14-4，通过校准设备控制瞄准吊舱向右转动头部90°，调整右侧校准标杆位置，直至在外校控制画面中观察到右侧校准标杆与瞄准吊舱视轴十字竖线重合。

本技术方案带来的有益效果：

1)相对于现有技术，本技术方案采用简单的工具对瞄准吊舱的横滚安装误差以及方位与俯仰安装误差进行了有效校正，实现了对瞄准吊舱的精确校准，操作简单，结果可靠，通过该方法校准，可以达到的效果是彻底消除瞄准吊舱的安装误差，使瞄准吊舱的实际安装位置达到与设计位置相同的效果。

2)本技术方案采用专门的校准标杆，即使在非水平面上使用，也能确保活动杆体在测量过程中垂直于水平面，极大限度的避免因活动杆体不垂直而出现测量误差，也克服了校准环境对校准操作的影响。

3)本技术方案采用水平仪配合千金顶的简单可靠方式确保了飞机机身水平，为后续的测量工作打下了良好的基础，确保了校准结果的可靠性。

附图说明

图1为瞄准吊舱原位校准方法流程图；

图2为瞄准吊舱进行安装误差校准试验环境架设侧视示意图；

图3为瞄准吊舱进行安装误差校准试验环境架设俯视示意图；

图4为校准标杆结构示意图；

图中：

1、飞机；2、瞄准吊舱；3、飞机靶板；4、校准标杆；4.1、定位底座；4.2、活动杆体；4.3、气泡盘；5、吊舱校准设备；6、米尺；7、经纬仪。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是为了解释本发明而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开了一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，作为本发明一种基本的实施方案，包括原位校准前期准备、横滚安装误差校正、方位与俯仰安装误差校正以及退出校准；

原位校准前期准备即瞄准吊舱2在进行原位校准前需进行必要准备工作，包括以下步骤：

S11，准备校正工具：准备好飞机靶板3、吊舱校准设备5、米尺6、经纬仪7和两个校准标杆4待用；其中，所述吊舱校准设备5即为现有技术中为瞄准吊舱2配置的，用于控制瞄准吊舱2的校准设备；

S12，将需要挂装瞄准吊舱2的飞机1架置水平，保证瞄准吊舱2在校准前与飞机靶板3之间无测量误差；所述测量误差是指：飞机1未架置水平时，飞机1偏离水平状态的距离；或者至考虑飞机1偏离水平状态的距离后，在测量相关距离时出现的误差；

S13，在飞机1唇口水平测量点正前方放置飞机靶板3，在沿瞄准吊舱2头部左右方向相同距离处各放置一个校准标杆4，并确保两个校准标杆4到飞机靶板3的距离相等；

S14，将校准设备接入瞄准吊舱2，并基于校准设备精确调整校准标杆4的位置；

S15，将经纬仪7摆放在可以看到两个校准标杆4的位置上，并确认两个校准标杆4在经纬仪7的视场内；

横滚安装误差校正即瞄准吊舱2横滚安装误差校正，包括以下步骤：

S21，利用经纬仪7确定一个水平点，并通过经纬仪7在两个校准标杆4上寻找该水平点的位置，将水平点在左侧校准标杆4上的位置记为x，将水平点在右侧校准标杆4上的位置记为y；

S22，通过校准设备控制瞄准吊舱2右横滚90°，观察此时瞄准吊舱2视轴十字横线在左侧校准标杆4上的位置并标记为x1；再通过校准设备控制瞄准吊舱2左横滚90°，观察瞄准吊舱2视轴十字横线在右侧校准标杆4上的位置并记为y1；

S23，令吊舱调节量为z，则有吊舱调节量计算公式z＝[(x-x1)-(y-y1)-54]÷2；

S24，基于吊舱调节量z计算基于左侧校准标杆4的调节量x2和基于右侧校准标杆4的调节量y2，则有x2＝x1-z和y2＝y1+z，然后在左侧校准标杆4上标记x2的位置，右侧校准标杆4上标记y2的位置；

S25，控制瞄准吊舱2右横滚90°，并调整吊舱视轴十字横线与x2的位置重合；再控制瞄准吊舱2左横滚90°，并调整吊舱视轴十字横线与y2位置重合；

S26，控制瞄准吊舱2记忆横滚安装角度；

方位与俯仰安装误差校正：经横滚安装误差校正后，在确保瞄准吊舱2横滚姿态不变的条件下，控制瞄准吊舱2进行方位和俯仰移动，直至瞄准吊舱2视轴十字中心与飞机靶板3上校靶点十字中心重合，并控制瞄准吊舱2记忆方位和俯仰的移动量；

退出校准：完成瞄准吊舱2的横滚、方位和俯仰三个姿态的校准后，通过校准设备控制瞄准吊舱2退出外校控制流程，结束瞄准吊舱2安装误差的校准。

相对于现有技术，本技术方案采用简单的工具对瞄准吊舱2的横滚安装误差以及方位与俯仰安装误差进行了有效校正，实现了对瞄准吊舱2的精确校准，操作简单，结果可靠，通过该方法校准，可以达到的效果是彻底消除瞄准吊舱2的安装误差，使瞄准吊舱2的实际安装位置达到与设计位置相同的效果。

实施例2

本实施例公开了一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1中，校准标杆4包括定位底座4.1和带有刻度的活动杆体4.2，活动杆体4.2的刻度间隔1mm，活动杆体4.2的一端与定位底座4.1的顶部活动连接，活标杆体上设置有气泡盘4.3。采用此结构校准标杆4，即使在非水平面上使用，也能确保活动杆体4.2在测量过程中垂直于水平面，极大限度的避免因活动杆体4.2不垂直而出现测量误差，也克服了校准环境对校准操作的影响。

进一步的，活动杆体4.2呈圆柱形，其直径为30～50mm、高度为2000mm，侧结构的活动杆体4.2结构均匀，视觉效果好，因此使用方便，避免出现视觉死角。

实施例3

本实施例公开了一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1的步骤S12中，将飞机1架置水平包括以下步骤：

S12-1，在飞机1机身上选择测量点，并在测量点上设置红色标识；

S12-2，基于水平仪寻找一个虚拟水平面，并观察相应的红色标识与水平面的距离满足飞机1水平要求；

S12-3，若满足，则判定水平放置；若不满足，则采用千斤顶调节飞机1局部高度，直到相应的红色标识与水平面的距离满足飞机1水平要求。

本技术方案采用简单可靠的方式确保了飞机1机身水平，为后续的测量工作打下了良好的基础，确保了校准结果的可靠性。

实施例4

本实施例公开了一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1的步骤S13中，飞机靶板3处于距离飞机1唇口水平测量点正前方25m处，两个校准标杆4距离瞄准吊舱2头部20m。其中，校准距离应越远越好，越远校准精度越精确，但是太远，通过吊舱校准设备5操纵瞄准吊舱2在正前方用视轴十字线与靶版十字线重合不易观察，尤其在横滚校准时，远距离通过吊舱观察校准标杆4的数字，不易看清楚，经过多次试验对比，选取25m和20m较为合适。

实施例5

本实施例公开了一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1的步骤S14中，精确调整校准标杆4的位置包括以下步骤：

S14-1，调试校准设备，使瞄准吊舱2进入校准设备的外校控制画面；

S14-2，将瞄准吊舱2上电后，通过校准设备操作并观察瞄准吊舱2，使瞄准吊舱2头部横滚角为0°、俯仰角下偏90°；

S14-3，通过校准设备控制瞄准吊舱2向左转动头部90°，调整左侧校准标杆4位置，直至在外校控制画面中观察到左侧校准标杆4与瞄准吊舱2视轴十字竖线重合；

S14-4，通过校准设备控制瞄准吊舱2向右转动头部90°，调整右侧校准标杆4位置，直至在外校控制画面中观察到右侧校准标杆4与瞄准吊舱2视轴十字竖线重合。

Claims (6)

1.一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，其特征在于，包括原位校准前期准备、横滚安装误差校正、方位与俯仰安装误差校正以及退出校准；

所述原位校准前期准备即瞄准吊舱（2）在进行原位校准前需进行必要准备工作，包括以下步骤：

S11，准备校正工具：准备好飞机靶板（3）、吊舱校准设备（5）、米尺（6）、经纬仪（7）和两个校准标杆（4）待用；

S12，将需要挂装瞄准吊舱（2）的飞机（1）架置水平，保证瞄准吊舱（2）在校准前与飞机靶板（3）之间无测量误差；

S13，在飞机（1）唇口水平测量点正前方放置飞机靶板（3），在沿瞄准吊舱（2）头部左右方向相同距离处各放置一个校准标杆（4），并确保两个校准标杆（4）到飞机靶板（3）的距离相等；

S14，将校准设备接入瞄准吊舱（2），并基于校准设备精确调整校准标杆（4）的位置；

S15，将经纬仪（7）摆放在可以看到两个校准标杆（4）的位置上，并确认两个校准标杆（4）在经纬仪（7）的视场内；

所述横滚安装误差校正即瞄准吊舱（2）横滚安装误差校正，包括以下步骤：

S21，利用经纬仪（7）确定一个水平点，并通过经纬仪（7）在两个校准标杆（4）上寻找该水平点的位置，将水平点在左侧校准标杆（4）上的位置记为x，将水平点在右侧校准标杆（4）上的位置记为y；

S22，通过校准设备控制瞄准吊舱（2）右横滚90°，观察此时瞄准吊舱（2）视轴十字横线在左侧校准标杆（4）上的位置并标记为x1；再通过校准设备控制瞄准吊舱（2）左横滚90°，观察瞄准吊舱（2）视轴十字横线在右侧校准标杆（4）上的位置并记为y1；

S23，令吊舱调节量为z，则有吊舱调节量计算公式z=[（x-x1）-(y-y1)-54]÷2；

S24，基于吊舱调节量z计算基于左侧校准标杆（4）的调节量x2和基于右侧校准标杆（4）的调节量y2，则有x2=x1-z和y2=y1+z，然后在左侧校准标杆（4）上标记x2的位置，右侧校准标杆（4）上标记y2的位置；

S25，控制瞄准吊舱（2）右横滚90°，并调整吊舱视轴十字横线与x2的位置重合；再控制瞄准吊舱（2）左横滚90°，并调整吊舱视轴十字横线与y2位置重合；

S26，控制瞄准吊舱（2）记忆横滚安装角度；

所述方位与俯仰安装误差校正：经横滚安装误差校正后，在确保瞄准吊舱（2）横滚姿态不变的条件下，控制瞄准吊舱（2）进行方位和俯仰移动，直至瞄准吊舱（2）视轴十字中心与飞机靶板（3）上校靶点十字中心重合，并控制瞄准吊舱（2）记忆方位和俯仰的移动量；

所述退出校准：完成瞄准吊舱（2）的横滚、方位和俯仰三个姿态的校准后，通过校准设备控制瞄准吊舱（2）退出外校控制流程，结束瞄准吊舱（2）安装误差的校准。

2.如权利要求1所述一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，其特征在于：所述校准标杆（4）包括定位底座（4.1）和带有刻度的活动杆体（4.2），活动杆体（4.2）的刻度间隔1mm，活动杆体（4.2）的一端与定位底座（4.1）的顶部活动连接，活标杆体上设置有气泡盘（4.3）。

3.如权利要求2所述一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，其特征在于：所述活动杆体（4.2）呈圆柱形，其直径为30～50mm、高度为2000mm。

4.如权利要求1所述一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，其特征在于：所述步骤S12中，将飞机（1）架置水平包括以下步骤：

S12-1，在飞机（1）机身上选择测量点，并在测量点上设置红色标识；

S12-2，基于水平仪寻找一个虚拟水平面，并观察相应的红色标识与水平面的距离满足飞机（1）水平要求；

S12-3，若满足，则判定水平放置；若不满足，则采用千斤顶调节飞机（1）局部高度，直到相应的红色标识与水平面的距离满足飞机（1）水平要求。

5.如权利要求1所述一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，其特征在于：所述步骤S13中，飞机靶板（3）处于距离飞机（1）唇口水平测量点正前方25m处，两个校准标杆（4）距离瞄准吊舱（2）头部20m。

6.如权利要求1所述一种消除机载瞄准吊舱安装误差的校准方法，其特征在于：所述步骤S14中，精确调整校准标杆（4）的位置包括以下步骤：

S14-1，调试校准设备，使瞄准吊舱（2）进入校准设备的外校控制画面；

S14-2，将瞄准吊舱（2）上电后，通过校准设备操作并观察瞄准吊舱（2），使瞄准吊舱（2）头部横滚角为0°、俯仰角下偏90°；

S14-3，通过校准设备控制瞄准吊舱（2）向左转动头部90°，调整左侧校准标杆（4）位置，直至在外校控制画面中观察到左侧校准标杆（4）与瞄准吊舱（2）视轴十字竖线重合；

S14-4，通过校准设备控制瞄准吊舱（2）向右转动头部90°，调整右侧校准标杆（4）位置，直至在外校控制画面中观察到右侧校准标杆（4）与瞄准吊舱（2）视轴十字竖线重合。

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