CN113701562B - 一种调炮精度检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调炮精度检测系统及其检测方法，包括用于测量炮管方位及水平姿态，且具备初始对准、自主校正及输出接口的移动式姿态基准；及用于测量输出基站位置信息和方位基线方位信息的GNSS系统；及用于发射激光光束进行瞄准和标定的激光瞄准器；及用于通过机械结构引出炮管轴线的炮管轴线引出装置；及用于为系统设备提供支撑的安装基座；及用于接收移动式姿态基准、GNSS系统及测量设备数据，并进行坐标系转换、误差补偿、流程控制、结果显示以及数据存储的数据处理计算机；本发明的调炮精度检测系统及其检测方法，可以大幅度提高调炮检测精度及调炮精度检测效率，操作简便，且实用性强。

Description

一种调炮精度检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种适用于调炮精度检查、调炮参数标定的检测系统，具体涉及一种调炮精度检测系统及其检测方法，属于装备保障技术领域。

背景技术

车载惯性导航设备为火炮（火箭炮）实时提供方位角和高低角，以作为火控系统的发射参数。惯性导航设备安装至载车后，与炮管轴线存在失准角，该失准角需要经过初始标定后进行调整和补偿，后期使用过程中，需定期进行调炮精度检测并进行校正。目前，主要采用双全站仪进行调炮精度检测，但该方法检测精度低、耗时长，对操作人员的要求高，很大程度上影响调炮精度检测精度和效率；因此，为了解决以上问题，亟待设计一种可以大幅度提高调炮检测精度及调炮精度检测效率，操作简便，且实用性强的新型调炮精度检测系统及其检测方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种调炮精度检测系统及其检测方法，可实现快速、高精度调炮精度检测，较传统调炮精度检测方法具有效率高、精度高和使用便捷等特点。

本发明的调炮精度检测系统，包括用于测量炮管方位及水平姿态，且具备初始对准、自主校正及输出接口的移动式姿态基准；及用于测量输出基站位置信息和方位基线方位信息的GNSS系统；及用于发射激光光束进行瞄准和标定的激光瞄准器；及用于通过机械结构引出炮管轴线的炮管轴线引出装置；及用于为系统设备提供支撑的安装基座；及用于接收移动式姿态基准、GNSS系统及测量设备数据，并进行坐标系转换、误差补偿、流程控制、结果显示以及数据存储的数据处理计算机；所述移动式姿态基准安装于安装基座上，其为具备测量载体角运动和线运动的惯性设备；所述GNSS系统包括基站和移动站；所述基站安装于安装基座顶部；所述移动站架设于可与基站通视且无遮挡的区域，形成1条方位基线，其中，方位基线是指通过旋转安装基站和移动GNSS系统的移动站（或副天线）等操作，使安装在安装基座上的激光瞄准器（或光管）瞄准GNSS的移动站（或副天线），此时，GNSS系统的两个天线均处于该激光线上（或视准轴），GNSS系统测定的方位即代表激光线（或视准轴）的方位，也即是移动式姿态基准的方位；所述基站和移动站之间的间距为30~50m，其中，GNSS的基站部分可采用分体式接收机、一体式接收机、双天线北斗接收机（或OEM板卡）或千寻基站，无论何种形式的GNSS系统的基站，其天线必须安装在安装基座的强制对中安装螺柱上；GNSS的移动站可采用分体式接收机、一体式接收机、双天线北斗接收机（或OEM板卡）或千寻移动站，移动站天线架设在可调节高度、具备调平功能的基座上；所述激光瞄准器安装于安装基座顶部，且位于基站的天线正下方，经过标定后，激光瞄准器发射的激光（或光管视准轴）与GNSS系统的基站（或主天线）中垂线正交；当利用激光瞄准器（或光管）瞄准GNSS系统的移动站（或副天线）天线相位中心时，该激光束（或光管视准轴）方位与GNSS建立的方位基线方位一致；所述炮管轴线引出装置由药室适配器和炮口适配器组成；所述药室适配器安装于炮管尾部药室内，且炮管尾部锁紧固定，药室适配器安装在炮管尾部药室内，可利用膨胀及紧固机构将其锁紧固定，安装固定后，其轴线即代表炮管轴线（含安装误差）；药室适配器尾部设置用于安装移动式姿态基准的安装支架，安装支架设置安装靠面和锁紧机构，当移动式姿态基准安装至安装靠面并通过锁紧机构锁紧后，移动式姿态基准的方位轴和药室适配器轴线在方位和俯仰两个自由度上保持一致，因此，可通过移动式姿态基准输出的方位及姿态计算炮管轴线的方位和姿态；所述炮口适配器安装于炮口处，且与炮管炮口锁紧固定；炮口适配器安装在炮口位置，可利用膨胀及紧固机构将其锁紧固定，其轴线即代表炮管轴线（含安装误差）；通过安装在其内部的光学校正系统测量药室适配器的安装误差，并将测量数据发送至数据处理计算机；其中，药室适配器安装误差和炮口适配器安装误差统称为轴线引出误差，由药室适配器和炮口适配器配合测量，并将测量值发送至数据处理计算机后进行补偿。

进一步地，所述药室适配器包括用于伸入炮管药室的第一管状适配器，及设置于第一管状适配器后端的用于安装移动式姿态基准的安装支架，及安装于第一管状适配器前端的平面镜；靠近安装支架一侧的所述第一管状适配器上还安装有横滚姿态调整机构和第一锁紧机构，第一管状适配器尾部的安装支架具备和安装基座相同结构及同等精度的安装靠面和锁紧装置，将移动式姿态基准安装至安装支架并锁紧后，移动式姿态基准的方位轴即与药室适配器轴线保持一致；通过横滚姿态调整机构调整药室适配器的横滚姿态，使其横滚姿态和车体水平基准面的横滚姿态一致；在第一管状适配器前部通过4个调整螺钉安装平面镜，该平面镜用于配合炮口适配器的光学校正系统测量药室适配器安装（炮管轴线的引出误差）；经过标校后，平面镜法线与第一管状适配器中轴线相互平行，与安装固定后的移动式姿态基准方位轴平行，其外法线代表移动式姿态基准的方位轴；所述药室适配器通过第一锁紧机构与炮管尾部锁紧固定，将第一管状适配器伸入药室后，可通过第一锁紧机构将其锁紧，避免检测过程中药室适配器不稳定或滑落；

所述炮口适配器包括用于伸入炮管炮口的第二管状适配器，及安装于第二管状适配器内侧端部的光学校正系统，及设置于第二管状适配器另一端的第二锁紧机构，安装在第二管状适配器内的光学校正系统可测量药室适配器安装误差（药室适配器轴线与炮管轴线之间的偏差），以提高炮管轴线引出精度；所述炮口适配器通过第二锁紧机构与炮管炮口锁紧固定；靠近第二锁紧机构一侧的所述第二管状适配器内部安装有横滚姿态测量装置和无线发射装置；所述光学校正系统由自准直测量光管、CMOS图像传感器和解算板组成，自准直测量光管具备光学测距、变焦功能，可对2米~无穷远范围的物面进行成像，在无穷远状态下具备自准直测量功能。

再进一步地，所述自准直测量光管与药室适配器顶端的平面镜正对设置；所述光管的十字靶标回像和分划板十字丝在CMOS图像传感器上叠加成像；所述CMOS图像传感器通过解算板与数据处理计算机通信连接，光学校正系统随炮口适配器安装至炮口后，其光管正对着药室适配器顶端的平面镜，光管的十字靶标回像和分划板十字丝在CMOS图像传感器上叠加成像，由于十字靶标与二维测量光管在炮管内存在偏心和倾斜两种叠加量的误差，将炮口适配器插入炮口并固定安装后，通过调焦，光管可清晰的将十字光标线成像于CMOS图像传感器，可得到成像位置的像素偏离个数。

进一步地，所述安装基座包括用于安装移动式姿态基准的水平靠面和垂直靠面；所述水平靠面和垂直靠面的法线相互垂直；所述安装基座固定安装于具备调平功能的支撑机构上；所述支撑机构底部设置有用于调平的三个角螺旋；所述安装基座顶部安装有两相互垂直设置的长水准泡；其中，安装基座还可通过三角调平支座安装在三脚架上，当移动式姿态基准安装至安装基座的靠面并通过锁紧机构锁紧后，移动式姿态基准的方位轴和安装面呈平行状态；通过结构设计、精密加工以及标校工作使得激光瞄准器发射的激光（或光管视准轴）与安装面相互平行，由此保证通过激光瞄准器发出的激光（或光管视准轴）与移动式姿态基准的方位轴保持一致性；同时，通过结构设计、精密加工以及标校工作使得当安装基座调整至水平状态时，经过GNSS天线中垂线与激光瞄准器发出的激光线（或光管视准轴）正交。

进一步地，所述基站的天线安装于安装基座的强制对中安装螺柱上。

进一步地，所述惯性设备由陀螺仪、加速度表和相关电子线路组成，移动式姿态基准凡指利用陀螺仪、加速度表和相关电子线路组成的具备测量载体角运动和线运动的惯性设备，其使用方法为：移动式姿态基准在安装基座上完成准备工作，将其平稳移动安装至炮管轴线引出装置，测量炮管的姿态角（姿态角包括方位角、俯仰角和横滚角）；一个工作周期结束后，可将移动式姿态基准再次安装至安装基座，进行重调，恢复精度后可继续进行调炮精度检测。

进一步地，所述安装基座上还配备有用于给设备供电的备用电池，备用电池可挂装在三脚架架腿，或专用支撑机构座体上，为移动式姿态基准内部电池充电，也可为激光瞄准器（或光管）供电。

本发明的调炮精度检测方法，包括以下步骤：

第一步，架设安装基座，将安装基座架设在车辆附近平坦地方，稳固放置，参照其顶部的双长水准泡，旋转三脚架或支撑机构底部的3个角螺旋，将其调整水平，将移动式姿态基准和GNSS系统的基站（或主天线）安装至安装基座的强制对中安装螺柱上，调平安装基座，并保持其状态稳定，直到完成本次调炮精度检测任务；如果中途破坏了安装基座的状态，需重新调平、建立方位基线并测量其方位；连接天线馈线以及和主机通讯电缆；

第二步，方位基线建立，

首先，架设移动站（或副天线），在距离安装基座30m～50m处，与安装基座位置可通视且顶部无遮挡区域架设GNSS系统的移动站（或副天线），并将其调整水平；

然后，打开激光瞄准器（或光管自准直），旋转安装基座，配合挪动移动站（或副天线），提高瞄准效率，利用激光瞄准器（或光管）瞄准GNSS系统的移动站（或副天线），即使得激光瞄准器发射的激光线经过移动站的副天线相位中心；

第三步，启动移动式姿态基准、数据处理计算机、无线网络和GNSS系统；

第四步，安装炮管轴线引出装置，在等待移动式姿态基准进行初始对准期间，将药室适配器和炮口适配器分别安装至炮管药室和炮口，并锁定；同时，启动炮管精度检测软件，检查数据处理计算机与移动式姿态基准、炮口适配器的通讯是否正常；

第五步，移动式姿态基准的安装，

首先，在移动式姿态基准初始对准结束后，利用GNSS系统测量的方位基线方位值和水平姿态值，进行自主校正；

然后，将移动式姿态基准平稳移动至车辆水平基准，测量车辆当前俯仰和横滚姿态角并记录，然后其将安装至药室适配器后部的安装支架上；

第六步：炮管轴线引出装置姿态调整，调整药室适配器顶部的横滚姿态调整机构，同时观察移动式姿态基准输出的横滚角，使其横滚角读数和在车辆上记录的横滚姿态角读数一致时，锁紧药室适配器；

第七步：启动炮口适配器端的光学校正系统和无线发射模块；观察炮口适配器水平姿态测量数值，并调整炮口适配器横滚姿态，当横滚姿态测量装置读数和在车辆上记录的横滚姿态角读数一致时，锁紧炮口适配器；观察调炮精度检测软件输出信息，当光学校正系统完成校正数据测量后，即可正式进入调炮精度检测流程；

第八步，配合调炮精度检测流程，进行调炮精度检测；

第九步：移动式姿态基准精度重调，如果调炮精度检测过程时间超过30min，则进行移动式姿态基准精度重调，恢复其精度；

第十步：重复第五至九步骤，直至本次调炮精度检测任务结束，调炮精度检测结束后，按次序关闭设备，拆卸移动式姿态基准、炮管轴线引出装置、GNSS系统和安装基座。

进一步地，所述第五步的具体操作步骤如下：观察调炮精度检测软件，移动式姿态基准完成初始对准和姿态校正后，将其拆下，平稳移动至车辆水平基准座（不同型号车辆的水平基准座在车辆上的位置不同，基准面的尺寸不同，需根据实际情况设计移动式姿态基准底部的靠面），将移动式姿态基准艏向与车辆艏向对齐（粗略对齐），稳定放置后，读取移动式姿态基准输出的数据（P0、R0）；然后，平稳移动移动式姿态基准，将其安装至药室适配器后端的安装支架并锁紧。

进一步地，所述第九步的重调过程如下：将移动式姿态基准再次安装至安装基座，进行一次校正后，重新安装至药室适配器后端的安装支架，继续进行调炮精度检测，其中，重调是指利用GNSS系统测量的方位基线的方位值对移动式姿态基准进行校正；经过一段时间使用后，移动式姿态基准精度下降，导致无法满足调炮精度检测要求，需对其进行重调，恢复其精度；操作时，将移动式姿态基准从药室适配器安装支架拆下，安装至安装基座并锁紧，此时，安装基座的位置、方位和姿态均为精度较移动式姿态基准高的“已知量”（方位精度较移动姿态基准高一个数量级），利用移动式姿态基准自校正功能，完成重调。

与现有技术相比较，本发明的调炮精度检测系统及其检测方法，利用移动式姿态基准测量炮管方位及水平姿态、GNSS系统高精度定向以及专用装置引出炮管轴线等功能，实现调炮精度检测；当使用时间超出方位及水平姿态保精度周期后，可将移动式姿态基准重新安装至安装基座，进行快速重调（≯10s），重调后再次投入调炮精度检测，从而，始终保持调炮精度检测具备快速、高精度、易操作等优点；解决了现有调炮精度检测设备流程复杂、精度低、操作困难等问题。

附图说明

图1是本发明的整体组成结构示意框图。

图2是本发明的安装基座结构示意图。

图3是本发明的药室适配器结构示意图。

图4是本发明的横滚姿态调整机构结构示意图。

图5是本发明的第一锁紧机构结构示意图。

图6是本发明的炮口适配器结构示意图。

图7是本发明第二锁紧机构结构示意图。

图8是本发明的光学校正系统的光路示意图。

图9是本发明的CCD成像示意图。

图10是本发明的药室适配器标定方法示意图。

图11是本发明的炮口适配器标定方法示意图。

图12是本发明的安装基座标定方法示意图。

图13是本发明的激光瞄准器与惯性设备方位基准镜标定示意图。

图14是本发明的方位基线建立示意图。

图15是本发明的调炮精度检测流程示意图。

附图中的各部件标注为：1-移动式姿态基准，2-GNSS系统，21-基站，22-移动站，3-激光瞄准器，4-炮管轴线引出装置，411-第一管状适配器，412-安装支架，4121-水平靠面，4122-垂直靠面，413-平面镜，414-横滚姿态调整机构，4141-支撑杆，4142-调平座，415-第一锁紧机构，4151-滑轨，4152-螺杆，4153-滑块，421-第二管状适配器，422-光学校正系统，423-第二锁紧机构，4231-定杆，4232-动杆，4233-止挡块，424-横滚姿态测量装置，425-无线发射装置，5-安装基座，51-水平靠面，52-垂直靠面，6-数据处理计算机，7-支撑机构，8-角螺旋，9-U形架。

具体实施方式

如图1至图7所示的调炮精度检测系统，包括用于测量炮管方位及水平姿态，且具备初始对准、自主校正及输出接口的移动式姿态基准1；及用于测量输出基站位置信息和方位基线方位信息的GNSS系统2；及用于发射激光光束进行瞄准和标定的激光瞄准器3；及用于通过机械结构引出炮管轴线的炮管轴线引出装置4；及用于为系统设备提供支撑的安装基座5；及用于接收移动式姿态基准、GNSS系统及测量设备数据，并进行坐标系转换、误差补偿、流程控制、结果显示以及数据存储的数据处理计算机6；

所述移动式姿态基准1安装于安装基座5上，其为具备测量载体角运动和线运动的惯性设备，移动式惯性基准是用于测量炮管的方位角和高低角；移动式姿态基准完成初始对准后，利用GNSS系统测量的方位值对其进行校正，校正后的惯性设备具有和GNSS系统同等精度的方位，并在检测周期内保持其误差发散程度不超过相关技术要求；移动式姿态基准的外壳体上设置了2个维度的高精度安装面，安装面的法线相互垂直，分别代表惯性平台的X轴和Y轴，根据右手定则确立Z轴，以惯性设备几何中心为坐标原点建立直角坐标系，用OXYZ标识；惯性设备尾部（或艏向位置）设置方位基准镜，该基准镜的内法线代表惯性设备的艏向（Y轴）；

所述GNSS系统2包括基站21和移动站22；所述基站21安装于安装基座5顶部，GNSS系统的基站（或主天线）安装在安装基座顶部，当安装基座调整至水平状态时， GNSS系统基站天线（或主天线）的中垂线与当地水平面垂直，与移动式姿态基准的垂直安装靠面平行；所述移动站22架设于可与基站21通视且无遮挡的区域；所述基站21和移动站22之间的间距为30~50m，GNSS系统是用于测量试验位置的坐标以及方位基线的方位值（坐标北）；GNSS系统完成定位定向后，将位置、方位信息通过串口或无线网络传递至数据处理计算机；其中，GNSS的基站部分可采用分体式接收机、一体式接收机、双天线北斗接收机（或OEM板卡）或千寻基站，无论何种形式的GNSS系统的基站，其天线必须安装在安装基座的强制对中安装螺柱上；GNSS的移动站可采用分体式接收机、一体式接收机、双天线北斗接收机（或OEM板卡）或千寻移动站，移动站天线架设在可调节高度、具备调平功能的基座上；目前，GNSS系统基线较长的时候（30m以上），测量的方位值（坐标北）精度较移动式姿态基准测量的方位值精度高（该结论仅适用于本系统选用的移动式姿态基准和GNSS系统的精度）；

所述激光瞄准器3安装于安装基座5顶部，且位于基站21的天线正下方，激光瞄准器(或光管)安装在GNSS系统的基站天线（或主天线）正下方，用于瞄准GNSS系统的移动站（或副天线）；通过标校调整，使其发出的激光（或光管视准轴）与GNSS系统的基站（或主天线）中垂线正交，与移动式姿态基准安装面O′Z′轴平行；当激光瞄准器（或光管）瞄准副天线后，即建立了本系统中所需要的方位基线；利用GNSS系统测量获得方位基线的方位值，即为移动式姿态基准方位值，该方位值可用于校正移动式姿态基准，减小移动式姿态基准的方位初始误差；

所述炮管轴线引出装置4由药室适配器和炮口适配器组成；所述药室适配器安装于炮管尾部药室内，且炮管尾部锁紧固定，药室适配器安装在炮管尾部药室内，可利用膨胀及紧固机构将其锁紧固定，安装固定后，其轴线即代表炮管轴线（含安装误差）；药室适配器尾部设置用于安装移动式姿态基准的安装支架，安装支架设置安装靠面和锁紧机构，当移动式姿态基准安装至安装靠面并通过锁紧机构锁紧后，移动式姿态基准的方位轴和药室适配器轴线在方位和俯仰两个自由度上保持一致，因此，可通过移动式姿态基准输出的方位及姿态计算炮管轴线的方位和姿态；所述炮口适配器安装于炮口处，且与炮管炮口锁紧固定；炮口适配器安装在炮口位置，可利用膨胀及紧固机构将其锁紧固定，其轴线即代表炮管轴线（含安装误差）；通过安装在其内部的光学校正系统测量药室适配器的安装误差，并将测量数据发送至数据处理计算机；其中，药室适配器安装误差和炮口适配器安装误差统称为轴线引出误差，由药室适配器和炮口适配器配合测量，并将测量值发送至数据处理计算机后进行补偿。

所述药室适配器包括用于伸入炮管药室的第一管状适配器411，及设置于第一管状适配器411后端的用于安装移动式姿态基准的安装支架412，及安装于第一管状适配器411前端的平面镜413；靠近安装支架412一侧的所述第一管状适配器411上还安装有横滚姿态调整机构414和第一锁紧机构415，第一管状适配器尾部的安装支架具备和安装基座相同结构及同等精度的安装靠面（水平靠面4121和垂直靠面4122）和锁紧装置，将移动式姿态基准安装至安装支架并锁紧后，移动式姿态基准的方位轴即与药室适配器轴线保持一致；通过横滚姿态调整机构调整药室适配器的横滚姿态，使其横滚姿态和车体水平基准面的横滚姿态一致；在第一管状适配器前部通过4个调整螺钉安装平面镜，该平面镜用于配合炮口适配器的光学校正系统测量药室适配器安装（炮管轴线的引出误差）；经过标校后，平面镜法线与第一管状适配器中轴线相互平行，与安装固定后的移动式姿态基准方位轴平行，其外法线代表移动式姿态基准的方位轴；所述药室适配器通过第一锁紧机构415与炮管尾部锁紧固定，将第一管状适配器伸入药室后，可通过第一锁紧机构将其锁紧，避免检测过程中药室适配器不稳定或滑落；

所述炮口适配器包括用于伸入炮管炮口的第二管状适配器421，及安装于第二管状适配器421内侧端部的光学校正系统422，及设置于第二管状适配器421另一端的第二锁紧机构423，安装在第二管状适配器内的光学校正系统可测量药室适配器安装误差（药室适配器轴线与炮管轴线之间的偏差），以提高炮管轴线引出精度；所述炮口适配器通过第二锁紧机构423与炮管炮口锁紧固定；靠近第二锁紧机构423一侧的所述第二管状适配器421内部安装有横滚姿态测量装置424和无线发射装置425；所述光学校正系统422由自准直测量光管、CMOS图像传感器和解算板组成，自准直测量光管具备光学测距、变焦功能，可对2米~无穷远范围的物面进行成像，在无穷远状态下具备自准直测量功能。

所述自准直测量光管与药室适配器顶端的平面镜正对设置；所述光管的十字靶标回像和分划板十字丝在CMOS图像传感器上叠加成像；所述CMOS图像传感器通过解算板与数据处理计算机通信连接，光学校正系统随炮口适配器安装至炮口后，其光管正对着药室适配器顶端的平面镜，光管的十字靶标回像和分划板十字丝在CMOS图像传感器上叠加成像，由于十字靶标与二维测量光管在炮管内存在偏心和倾斜两种叠加量的误差，将炮口适配器插入炮口并固定安装后，通过调焦，光管可清晰的将十字光标线成像于CMOS图像传感器，可得到成像位置的像素偏离个数，如图8和图9所示，将光管调至无穷远，形成平行光，进行轴线失准角偏移量测量，完成失准角测量后，利用测距功能，对十字物面距离进行物距（L）测量；通过上述测量，得到两个十字像距离CMOS图像传感器的偏移量（△x，△y)，并利用测得的物距L，可计算出药室适配器安装误差（中轴线与炮管轴线的偏离角度（△p，△h））。

其中，所述第一管状适配器411和第二管状适配器421分别为一种径向可扩展的机械结构，该机构可通过旋转尾部的转盘，使得其有效外径均匀扩展至80mm～155mm，从而适应于80mm~155mm直径的炮管测量；

所述横滚姿态调整机构414和第一锁紧机构415分别通过U形架9安装于第一管状适配器411上；所述横滚姿态调整机构414由支撑杆4141和调平座4142组成；所述支撑杆4141螺纹安装于调平座4142两端；所述U形架9上部沿其高度方向间隔开设有若干组安装孔；所述横滚姿态调整机构的调平座4142中央通过螺钉与U形架9的安装孔紧固，在U形架上设置不同高度的安装孔，可调整横滚姿态调整机构的安装高度；所述第一锁紧机构415包括滑轨4151，及与滑轨4151端部螺纹连接的螺杆4152，及安装于螺杆4152另一端的滑块4153；所述滑块4153与滑轨4151活动连接，通过转动螺杆可使滑块沿滑轨滑动；所述滑轨4151靠近U形架9一侧设置有条形安装孔；所述滑轨4151通过安装于条形安装孔中的螺钉与U形架9固定，在滑轨上设置条形安装孔可用于调节锁止机构安装于U形架上的相对位置；

所述第二锁紧机构423包括对称安装于第二管状适配器421端部的两定杆4231，及安装于定杆4231上的动杆4232，及对称设置于第二管状适配器421上的止挡块4233；所述动杆4232一端为直角结构，其另一端为螺纹结构；所述动杆4232的螺纹结构与定杆4231通过螺母锁紧；所述止挡块4233与第二管状适配器421通过螺钉固定连接，且止挡块4233与定杆4231交错设置。

所述安装基座5包括用于安装移动式姿态基准的水平靠面51和垂直靠面52；所述水平靠面51和垂直靠面52的法线相互垂直；所述安装基座5固定安装于具备调平功能的支撑机构7上；所述支撑机构7底部设置有用于调平的三个角螺旋8；所述安装基座5顶部安装有两相互垂直设置的长水准泡（未图示）；其中，安装基座还可通过三角调平支座安装在三脚架上；安装基座设置了用于安装移动式姿态基准的水平和垂直2个高精度安装靠面，两个安装靠面的法线相互垂直，分别代表安装基座的X′轴和Y′轴，以安装基座几何中心为坐标原点，根据右手定则确立Z′轴建立直角坐标系，用O′X′Y′Z′标识安装基座坐标系；安装基座顶部设置了相互垂直的两个长水准泡，经过标定，使得当两个长水准泡均居中时，O′X′Y′平面即处于当地水平面；使用期间，安装基座安装固定在三脚架或专用支撑机构顶部，将其安装固定后，参考长水准泡，调节三角调平支座的角螺旋，或专用支撑机构底部设置的3个角螺旋，可将O′X′Y′平面调整至当地水平面；此时，将移动式姿态基准安装至安装靠面并锁紧，惯性设备坐标系与安装基座坐标系重合，且处于水平状态。

所述基站的天线安装于安装基座的强制对中安装螺柱上。

所述惯性设备由陀螺仪、加速度表和相关电子线路组成，移动式姿态基准凡指利用陀螺仪、加速度表和相关电子线路组成的具备测量载体角运动和线运动的惯性设备，其使用方法为：移动式姿态基准在安装基座上完成准备工作，将其平稳移动安装至炮管轴线引出装置，测量炮管的姿态角（姿态角包括方位角、俯仰角和横滚角）；一个工作周期结束后，可将移动式姿态基准再次安装至安装基座，进行重调，恢复精度后可继续进行调炮精度检测；其中，准备工作是指调平安装基座、利用激光瞄准器（或光管）瞄准移动站（或副天线）相位中心建立GNSS方位基线、GNSS系统定向、移动式姿态基准初始对准以及利用GNSS提供的方位值进行校正等工作。

所述安装基座5上还配备有用于给设备供电的备用电池，备用电池可挂装在三脚架架腿，或专用支撑机构座体上，为移动式姿态基准内部电池充电，也可为激光瞄准器（或光管）供电。

本发明的调炮精度检测系统包括移动式姿态基准1套、激光瞄准器（或光管）1台、GNSS系统1套、安装基座1套、炮管轴线引出装置1套以及数据处理计算机1台；其中，移动式姿态基准、GNSS系统及数据处理计算机均采用市面已有成熟设备，进行适应性改进设计后加以使用；移动式姿态基准凡指利用陀螺仪、加速度表和相关电子线路组成的具备测量载体角运动和线运动的惯性设备，根据需要选型体积小、易安装、保精度时间长的惯性设备进行适应性改进设计；GNSS系统则根据需要选型分体式或一体机作为基准站和移动站，或选用双天线接收机（或OEM板卡），或选用千寻接收机。

本发明的调炮精度检测方法的方案设计如下：

第一步，标定，

（1）药室适配器标定，

经过严格设计及精密加工，确保药室管状适配器中轴线和紧固于安装支架上的惯性设备OZ轴平行，在此基础上，经过标定，使得第一管状适配器前端平面镜法线和惯性设备安装支架OZ轴平行，标定方法如图10所示；

（2）炮口适配器标定，

经过严格设计及精密加工，确保炮口的第二管状适配器中轴线和光学校正系统的光管轴线一致；标定方法如图11所示；

（3）安装基座标定，

如图12所示，以激光瞄准器发射的激光线（或光管视准轴）和GNSS系统建立方位基准，使得该方位基准与移动式姿态基准的方位轴平行， GNSS系统测量的方位值方可用用于惯性设备的校正。为达到此目的，需通过严格设计及精密加工，以及后期标定，确保激光瞄准器（或光管视准轴）和惯性设备方位轴的一致性；

第二步，方位基线建立，

（1）激光与惯性设备方位轴平行设置，

基于严格设计和精密加工，确保移动式姿态基准安装至安装基座后，其方位轴与两个安装靠面确定的O′Z′轴一致（或平行）；当移动式姿态基准安装至安装靠面后，其方位基准镜的法线与O′Z′轴平行；

如图13所示，经过标定，使得激光瞄准器（或光管视准轴）与移动式姿态基准方位基准镜法线相互平行，此时，激光瞄准器（或光管视准轴）和GNSS系统建立的方位基线即可代表O′Z′（紧固安装在安装基座时）的方位轴，GNSS系统测量的基线方位即可用于校正O′Z′的方位；

（2）方位基线建立，

GNSS系统基站天线（或主天线）采用强制对中安装方式，经过严格设计和精密加工，使其中垂线与激光（或光管视准轴）正交；当用激光瞄准器（或光管）瞄准移动站（副天线）相位中心时，可确保激光线（或光管视准轴）即为GNSS系统确定的方位基准；此时，如图14所示，GNSS系统确立的方位基线与惯性设备的方位轴平行，GNSS测量的方位，即代表移动式姿态基准的方位；

第三步，移动式姿态基准方位及姿态校正，

移动式姿态基准初始对准结束后，采用GNSS系统测定的方位信息，以及安装基座调整的水平姿态信息，对其进行校正，使其初始误差降至最低值（方位误差：≯安装误差+GNSS定向误差；位置误差：≤1m（CEP）；水平姿态误差：≯15″）；

第四步，药室适配器横滚姿态角误差消除及修正，

药室适配器安装至药室时，其方位和俯仰与炮管的方位和俯仰角受炮管约束，与炮管的方位和俯仰角基本保持一致（含安装误差），但其横滚姿态角为自由转角；为了尽可能消除横滚误差角带来的误差，采用对比消除方法对其进行消除；其方法如下：

首先，移动式姿态基准完成初始对准后，将其从安装基座上拆下；

然后，将移动式姿态基准移动至车体水平基准，按照车体坐标系方向将移动式姿态基准放置在水平基准上，读取车体横滚角；

接着，调整药室适配器横滚角调整机构，使其横滚姿态角与移动式姿态基准测量的横滚姿态角基本一致。

根据上述调炮精度检测方案，提出了本发明的调炮精度检测方法；

如图15所示的调炮精度检测方法，包括以下步骤：首先，利用GNSS系统和激光瞄准器（或光管）建立方位基线并测量其方位值，利用该方位值校正惯性设备；然后，利用炮管轴线引出装置将炮管中轴线引出至移动式姿态基准安装支架，将校正后的惯性设备安装至安装支架，测量炮管的方位和俯仰姿态角，并通过转换计算后输出调炮精度检测结果；其具体操作步骤如下：

第一步，架设安装基座，将安装基座架设在车辆附近平坦地方，稳固放置，参照其顶部的双长水准泡，旋转三脚架或支撑机构底部的3个角螺旋，将其调整水平，将移动式姿态基准和GNSS系统的基站（或主天线）安装至安装基座的强制对中安装螺柱上，调平安装基座，并保持其状态稳定，直到完成本次调炮精度检测任务；如果中途破坏了安装基座的状态，需重新调平、建立方位基线并测量其方位；连接天线馈线以及和主机通讯电缆；

第二步，方位基线建立，

首先，架设移动站（或副天线），在距离安装基座30m～50m处，与安装基座位置可通视且顶部无遮挡区域架设GNSS系统的移动站（或副天线），并将其调整水平；

然后，打开激光瞄准器（或光管自准直），旋转安装基座，配合挪动移动站（或副天线），提高瞄准效率，利用激光瞄准器（或光管）瞄准GNSS系统的移动站（或副天线），即使得激光瞄准器发射的激光线经过移动站的副天线相位中心；

第三步，启动移动式姿态基准、数据处理计算机、无线网络和GNSS系统；

第四步，安装炮管轴线引出装置，在等待移动式姿态基准进行初始对准期间，将药室适配器和炮口适配器分别安装至炮管药室和炮口，并锁定；同时，启动炮管精度检测软件，检查数据处理计算机与移动式姿态基准、炮口适配器的通讯是否正常；

第五步，移动式姿态基准的安装，

首先，在移动式姿态基准初始对准结束后，利用GNSS系统测量的方位基线方位值和水平姿态值，进行自主校正；

然后，将移动式姿态基准平稳移动至车辆水平基准，测量车辆当前俯仰和横滚姿态角并记录，然后其将安装至药室适配器后部的安装支架上；

具体地，观察调炮精度检测软件，移动式姿态基准完成初始对准和姿态校正后，将其拆下，平稳移动至车辆水平基准座（不同型号车辆的水平基准座在车辆上的位置不同，基准面的尺寸不同，需根据实际情况设计移动式姿态基准底部的靠面），将移动式姿态基准艏向与车辆艏向对齐（粗略对齐），稳定放置后，读取移动式姿态基准输出的数据（P0、R0）；然后，平稳移动移动式姿态基准，将其安装至药室适配器后端的安装支架并锁紧；

第六步：炮管轴线引出装置姿态调整，调整药室适配器顶部的横滚姿态调整机构，同时观察移动式姿态基准输出的横滚角，使其横滚角读数和在车辆上记录的横滚姿态角读数（R0值）一致时，锁紧药室适配器；

第七步：启动炮口适配器端的光学校正系统和无线发射模块；观察炮口适配器水平姿态测量数值，并调整炮口适配器横滚姿态，当横滚姿态测量装置读数和在车辆上记录的横滚姿态角读数（R0值）一致时，锁紧炮口适配器；观察调炮精度检测软件输出信息，当光学校正系统完成校正数据测量后，即可正式进入调炮精度检测流程；

第八步，配合调炮精度检测流程，进行调炮精度检测；

第九步：移动式姿态基准精度重调，如果调炮精度检测过程时间超过30min，则进行移动式姿态基准精度重调，恢复其精度；重调时，将移动式姿态基准再次安装至安装基座，进行一次校正后，重新安装至药室适配器后端的安装支架，继续进行调炮精度检测；

第十步：重复第五至九步骤，直至本次调炮精度检测任务结束，调炮精度检测结束后，按次序关闭设备，拆卸移动式姿态基准、炮管轴线引出装置、GNSS系统和安装基座。

上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种调炮精度检测系统，其特征在于，包括用于测量炮管方位及水平姿态，且具备初始对准、自主校正及输出接口的移动式姿态基准；及用于测量输出基站位置信息和方位基线方位信息的GNSS系统；及用于发射激光光束进行瞄准和标定的激光瞄准器；及用于通过机械结构引出炮管轴线的炮管轴线引出装置；及用于为系统设备提供支撑的安装基座；及用于接收移动式姿态基准、GNSS系统及测量设备数据，并进行坐标系转换、误差补偿、流程控制、结果显示以及数据存储的数据处理计算机；所述移动式姿态基准安装于安装基座上，其为具备测量载体角运动和线运动的惯性设备；所述GNSS系统包括基站和移动站；所述基站安装于安装基座顶部；所述移动站架设于可与基站通视且无遮挡的区域；所述基站和移动站之间的间距为30~50m；所述激光瞄准器安装于安装基座顶部，且位于基站的天线正下方；所述炮管轴线引出装置由药室适配器和炮口适配器组成；所述药室适配器安装于炮管尾部药室内，且炮管尾部锁紧固定；所述炮口适配器安装于炮口处，且与炮管炮口锁紧固定；

所述药室适配器包括用于伸入炮管药室的第一管状适配器，及设置于第一管状适配器后端的用于安装移动式姿态基准的安装支架，及安装于第一管状适配器前端的平面镜；靠近安装支架一侧的所述第一管状适配器上还安装有横滚姿态调整机构和第一锁紧机构；所述药室适配器通过第一锁紧机构与炮管尾部锁紧固定；

所述炮口适配器包括用于伸入炮管炮口的第二管状适配器，及安装于第二管状适配器内侧端部的光学校正系统，及设置于第二管状适配器另一端的第二锁紧机构；所述炮口适配器通过第二锁紧机构与炮管炮口锁紧固定；靠近第二锁紧机构一侧的所述第二管状适配器内部安装有横滚姿态测量装置和无线发射装置；所述光学校正系统由自准直测量光管、CMOS图像传感器和解算板组成；

所述自准直测量光管与药室适配器顶端的平面镜正对设置；所述光管的十字靶标回像和分划板十字丝在CMOS图像传感器上叠加成像；所述CMOS图像传感器通过解算板与数据处理计算机通信连接；

所述安装基座包括用于安装移动式姿态基准的水平靠面和垂直靠面；所述水平靠面和垂直靠面的法线相互垂直；所述安装基座固定安装于具备调平功能的支撑机构上；所述支撑机构底部设置有用于调平的三个角螺旋；所述安装基座顶部安装有两相互垂直设置的长水准泡。

2.根据权利要求1所述的调炮精度检测系统，其特征在于，所述基站的天线安装于安装基座的强制对中安装螺柱上。

3.根据权利要求1所述的调炮精度检测系统，其特征在于，所述惯性设备由陀螺仪、加速度表和相关电子线路组成。

4.根据权利要求1所述的调炮精度检测系统，其特征在于，所述安装基座上还配备有用于给设备供电的备用电池。

5.一种调炮精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，架设安装基座，将安装基座架设在车辆附近平坦地方，稳固放置，参照其顶部的双长水准泡，旋转支撑机构底部的3个角螺旋，将其调整水平，将移动式姿态基准和GNSS系统的基站安装至安装基座的强制对中安装螺柱上，调平安装基座，并保持其状态稳定，直到完成本次调炮精度检测任务；如果中途破坏了安装基座的状态，需重新调平、建立方位基线并测量其方位；连接天线馈线以及和主机通讯电缆；

第二步，方位基线建立，

首先，架设移动站，在距离安装基座30m～50m处，与安装基座位置可通视且顶部无遮挡区域架设GNSS系统的移动站，并将其调整水平；

然后，打开激光瞄准器，旋转安装基座，配合挪动移动站，提高瞄准效率，利用激光瞄准器瞄准GNSS系统的移动站，即使得激光瞄准器发射的激光线经过移动站的天线相位中心；

第三步，启动移动式姿态基准、数据处理计算机、无线网络和GNSS系统；

第四步，安装炮管轴线引出装置，在等待移动式姿态基准进行初始对准期间，将药室适配器和炮口适配器分别安装至炮管药室和炮口，并锁定；同时，启动炮管精度检测软件，检查数据处理计算机与移动式姿态基准、炮口适配器的通讯是否正常；

第五步，移动式姿态基准的安装，

首先，在移动式姿态基准初始对准结束后，利用GNSS系统测量的方位基线方位值和水平姿态值，进行自主校正；

然后，将移动式姿态基准平稳移动至车辆水平基准，测量车辆当前俯仰和横滚姿态角并记录，然后其将安装至药室适配器后部的安装支架上；

第六步：炮管轴线引出装置姿态调整，调整药室适配器顶部的横滚姿态调整机构，同时观察移动式姿态基准输出的横滚角，使其横滚角读数和在车辆上记录的横滚姿态角读数一致时，锁紧药室适配器；

第七步：启动炮口适配器端的光学校正系统和无线发射模块；观察炮口适配器水平姿态测量数值，并调整炮口适配器横滚姿态，当横滚姿态测量装置读数和在车辆上记录的横滚姿态角读数一致时，锁紧炮口适配器；观察调炮精度检测软件输出信息，当光学校正系统完成校正数据测量后，即可正式进入调炮精度检测流程；

第八步，配合调炮精度检测流程，进行调炮精度检测；

第九步：移动式姿态基准精度重调，如果调炮精度检测过程时间超过30min，则进行移动式姿态基准精度重调，恢复其精度；

第十步：重复第五至九步骤，直至本次调炮精度检测任务结束；调炮精度检测结束后，按次序关闭设备，拆卸移动式姿态基准、炮管轴线引出装置、GNSS系统和安装基座。

6.根据权利要求5所述的调炮精度检测方法，其特征在于，所述第五步的具体操作步骤如下：观察调炮精度检测软件，移动式姿态基准完成初始对准和姿态校正后，将其拆下，平稳移动至车辆水平基准座，将移动式姿态基准艏向与车辆艏向对齐，稳定放置后，读取移动式姿态基准输出的数据；然后，平稳移动移动式姿态基准，将其安装至药室适配器后端的安装支架并锁紧。

7.根据权利要求5所述的调炮精度检测方法，其特征在于，所述第九步的重调过程如下：将移动式姿态基准再次安装至安装基座，进行一次校正后，重新安装至药室适配器后端的安装支架，继续进行调炮精度检测。

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