CN113865432A - 一种自行火炮身管指向检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行火炮身管指向检测方法，步骤一，确定真北；步骤二，确定全站仪位置；步骤三，身管轴线与标线位置参数确定，当火炮身管处于水平姿态时，在身管轴线上设置两个标记点，利用标记点所在处的身管半径信息以及基于全站仪解算的标记点位置信息解算身管轴线与标线的位置参数；步骤四，确定身管轴线高低角、方位角信息，结合测量姿态下标记点的坐标以及身管轴线与标线位置参数信息求解身管轴线方位角、高低角；本发明的自行火炮身管指向检测方法，利用解析方法建立标线与身管轴线的位置关系，基于坐标旋转原理计算身管轴线空间指向，可以克服现有方法需要模拟身管轴线，操作步骤复杂、难度大的难题。

Description

一种自行火炮身管指向检测方法

技术领域

本发明涉及一种自行火炮身管指向检测方法，属于自行火炮身管指向精度检测技术领域。

背景技术

身管指向检测是自行火炮瞄准系统和火控系统性能检测的基础，自行火炮零位零线、射角不一致量、自动复瞄精度、自动调炮精度、定位定向系统寻北精度等性能的检测都依赖于身管指向检测。

目前身管指向检测方法主要分为轴线模拟法和虚拟轴线法。轴线模拟法通过在身管上设置两个标记点或在身管外设置卡具模拟身管轴线，该方法模拟精度难以保证。虚拟轴线法通过确定身管轴线与身管外表面多个标记点连线的关系解出轴线指向，但这种方法在标定阶段需要保证炮口中心、炮尾中心和前端标记点位于一条直线上，操作难度很大。

发明内容

本发明提出一种基于RTK和全站仪的自行火炮身管指向检测方法，基于RTK定位坐标信息和身管水平时全站仪测角测距信息解算身管上标记点的坐标，结合标记点身管半径确定身管轴线与身管表面两标记点连线的关系，基于坐标旋转原理计算身管轴线空间指向，可以克服现有方法需要模拟身管轴线，操作步骤复杂、难度大的难题。

本发明的自行火炮身管指向检测方法，包括以下步骤：

步骤一，确定真北，

1)将自行火炮停于开阔平坦的区域，在自行火炮附近可视范围内选择两个控制点，放置两个标志杆，两个标志杆之间间隔不小于50m，在两个标志杆上均安装北斗接收机，并通过RTK顶部天线引出技术将天线相位中心精确引出，各架设一觇板；

2)通过北斗RTK高精度定位技术检测得到两觇板上标志点大地坐标为M(x_M,y_M,z_M)、N(x_N,y_N,z_N)，求解两觇板基线MN与真北之间的夹角θ：

步骤二，确定全站仪位置，

1)在两个标志杆一侧放置全站仪，使全站仪工作于角度测量模式，照准M点，设置此刻水平度盘读数为0°，之后操作全站仪照准另一觇板N点，读出此刻水平度盘的读数，即为∠M₀SN₀；其中，S为全站仪观测中心，M₀、N₀分别为M、N点在S点所在水平面的投影；

2)同理，利用全站仪的角度测量功能，测量角∠MSM₀、∠NSN₀；

3)设置棱镜常数、气压气温值等参数，利用全站仪测角测距功能，分别测量斜距；

4)结合两个觇板的坐标以及上述信息，并求解全站仪S点位置处的坐标(X_S,Y_S,Z_S)；

步骤三，身管轴线与标线位置参数确定，

1)以全站仪观测中心S点为原点，以真北方向为y轴，以东向为x轴，建立站心坐标系S-xyz；

2)将身管调平，在自行火炮身管上设置两标记点，包括第一标记点和第二标记点，第二标记点位于过炮口所在圆的圆心的水平线与炮口的交点，第一标记点的设置尽可能使两标记点的连线水平，并在身管允许范围内尽可能远离第二标记点；

3)利用全站仪分别瞄准M点以及身管上的第二标记点，得到∠B₀SM₀，结合角∠B₀SB、∠M₀SO以及S点坐标，求解第二标记点坐标B(x_B,y_B,z_B)，同理可以得到第一标记点坐标A(x_A,y_A,z_A)；其中，A₀、B₀为身管标记点A、B在S点所在水平面的投影，O点为y轴与M₀N₀的交点；

4)测量两身管标记点处的身管半径为R_A、R_B，结合第一标记点和第二标记点的坐标求解第一标记点在炮口坐标系下的坐标，确定身管标线与轴线的位置参数；

步骤四，确定身管轴线高低角、方位角信息，

1)调整自行火炮身管到测量位置，利用上述方法测量该姿态下身管标记点A、B的位置坐标A₁(x_A1,y_A1,z_A1)、B₁(x_B1,y_B1,z_B1)；

2)结合A、B点在炮口坐标系和大地坐标系中的坐标，求解出炮口坐标系转换为大地坐标系的旋转矩阵C；

3)由炮口坐标系下的身管轴线OO′指向向量及旋转矩阵C，可得到大地坐标系下的身管轴线指向，从而解算出该姿态下的轴线方位角α、高低角β；

进一步地，两所述标记杆之间间距不小于50m；每个所述标志杆由三脚架、北斗接收机和觇板组成；所述北斗接收机通过支撑杆安装于三角架上；北斗接收机通过RTK顶部天线引出技术将天线相位中心精确引出，并架设觇板，将北斗接收机和全站仪检测数据传输至检测计算机，用于自行火炮指向的快速测量。

进一步地，所述全站仪布置于两个标志杆连线处一侧，且全站仪和两个标志杆呈三角状分布，利用全站仪对标志点的观测信息，对全站仪的位置进行精确求解，用于身管标记点位置信息的解算。

进一步地，所述身管标线为身管标记点的连线。

进一步地，所述步骤二的具体操作步骤如下：

首先，架设全站仪，通过对M、N点观测，得到∠M₀SN₀、∠MSM₀、∠NSN₀以及MS、NS之间的距离分别为l_M、l_N，则

MM₀＝h₁＝l_Msin∠MSM₀， (2)

NN₀＝h₂＝l_Nsin∠NSN₀， (3)

至此，ΔM₀SN₀中SM₀、SN₀、M₀N₀的长度均已得到；

再利用三角形余弦公式，得到：

即可以获得ΔM₀SN₀中三个内角；

无论真北与∠N₀SM₀何种位置关系，均可以通过∠N₀M₀S和∠M₀OS求得∠OSM₀，

∠OSM₀＝π-θ-∠SM₀O， (8)

利用M点、N点的坐标以及∠OSM₀、∠OSN₀可以求得S点的坐标为：

以上过程确定了全站仪坐标及其真北。

进一步地，所述步骤三的具体操作步骤如下：

首先，将身管调平，测得两个标记点处的身管半径分别为R_A、R_B，根据基于全站仪的空间点坐标确定方法求得两个标记点两点坐标分别为A(x_A,y_A,z_A)，B(x_B,y_B,z_B)；

接着，以B点为坐标原点，以平行于身管轴线的直线为坐标x′轴，B点与身管轴线端点O点的连线为y′轴，x′、y′、z′轴构成右手系，该坐标系记为B-x′y′z′坐标系；

然后，假设A点在B-x′y′z′坐标系的坐标为A′(x′_A,y′_A,z′_A)，A在x′By′平面的投影为C(x_C,y_C,0)，已知R_A、R_B、A(x_A,y_A,z_A)、B(x_B,y_B,z_B)，存在如下关系：

通过式(12)可以得到A点在B-x′y′z′坐标系的坐标为A′(x′_A,y′_A,z′_A)。

进一步地，所述步骤四的具体操作步骤如下：

首先，将火炮身管调至测量位置，根据基于全站仪的空间点坐标确定方法求得两个标记点坐标分别为A₁(x_A1,y_A1,z_A1)、B₁(x_B1,y_B1,z_B1)；

其次，建立炮口坐标系B-x′y′z′转换为大地坐标系S-xyz的旋转矩阵C，旋转矩阵C为由以z′轴为轴旋转α后，再以y′轴为轴旋转β得到，旋转矩阵C表示为：

C＝R_z(α)·R_y(β)， (13)

其中，R_z(α)代表炮口坐标系以z′轴为轴进行旋转的旋转矩阵，R_y(β)代表炮口坐标系以y′轴为轴进行旋转的旋转矩阵；

根据已得到的测量数据A₁(x_A1,y_A1,z_A1)、B₁(x_B1,y_B1,z_B1),则A点在炮口坐标系B-x′y′z′下的坐标A′(x′,y′,z′)有：

根据公式(14)，解算出旋转矩阵C内各元素的值；

身管轴线OO′的指向在炮口坐标系B-x′y′z′中用单位向量(1,0,0)^T表示，通过已知的旋转矩阵C，得到身管轴线在大地坐标系下S-xyz的指向为：

根据式(15)，得到身管轴线在该位置下的方位角α、高低角β。

再进一步地，所述基于全站仪的空间点坐标确定方法，其具体操作步骤如下：

首先，以全站仪观测中心S点为原点，以真北方向为y轴，建立站心坐标系S-xyz；

然后，当全站仪对准坐标空间内任意一点P时，可以测得该点的水平角、俯仰角和斜距，通过解算可以得到该点的空间坐标值为：

式中，ε为水平角，γ为俯仰角，L为斜距。

与现有技术相比较，本发明的自行火炮身管指向检测方法，基于RTK定位坐标信息和身管水平时全站仪测角测距信息解算身管上标记点的坐标，结合标记点身管半径确定身管轴线与身管表面两标记点连线的关系，基于坐标旋转原理计算身管轴线空间指向，对场地要求低，操作简单，所需操作人员数量少，检测效率高，精度可靠，有助于进一步提升自行火炮的打击效能；本发明可用于所有型号地面火炮指向准确性测量，也可用于惯导安装标定；能对火炮进行相对调炮精度、绝对调炮精度、自动瞄准精度、自动复瞄精度、惯导寻北精度、惯导方位保持精度等测量；且本发明方法通用性好、在火炮任意姿态下测量，能给自行火炮提供一套切实可行的维护、标校手段、方便检测维修和作战使用。

附图说明

图1是本发明的自行火炮身管指向检测原理示意图。

图2为本发明的北斗接收机与全站仪位置关系示意图。

图3为本发明的全站仪所在平面示意图。

图4为本发明的全站仪空间坐标系示意图。

图5为本发明的身管标记点与身管轴线位置关系示意图；

其中，图5(a)为本发明的身管轴线、标线立体图；图5(b)为本发明的身管轴线标线简化示意图。

具体实施方式

如图1所示的自行火炮身管指向检测方法，包括以下步骤：

步骤一，确定真北，

1)将自行火炮停于开阔平坦的区域，在自行火炮附近可视范围内选择两个控制点，放置两个标志杆，两个标志杆之间间隔不小于50m，在两个标志杆上均安装北斗接收机，并通过RTK顶部天线引出技术将天线相位中心精确引出，各架设一觇板；

2)通过北斗RTK高精度定位技术检测得到两觇板上标志点大地坐标为M(x_M,y_M,z_M)、N(x_N,y_N,z_N)，求解两觇板基线MN与真北之间的夹角θ：

步骤二，确定全站仪位置，

1)在两个标志杆一侧放置全站仪，使全站仪工作于角度测量模式，照准M点，设置此刻水平度盘读数为0°，之后操作全站仪照准另一觇板N点，读出此刻水平度盘的读数，即为∠M₀SN₀；其中，S为全站仪观测中心，M₀、N₀分别为M、N点在S点所在水平面的投影；

2)同理，利用全站仪的角度测量功能，测量角∠MSM₀、∠NSN₀；

3)设置棱镜常数、气压气温值等参数，利用全站仪测角测距功能，分别测量斜距SM和SN；

4)结合两个觇板的坐标以及上述信息，并求解全站仪S点位置处的坐标(X_S,Y_S,Z_S)；

具体地，全站仪位置坐标具体求解如下：

如图2所示，通过北斗RTK定位技术精确确定M、N两点的坐标M(x_M,y_M,z_M)，N(x_N,y_N,z_N)；

利用全站仪对M、N点观测，得到∠M₀SN₀、∠MSM₀、∠NSN₀以及MS、NS之间的距离分别为l_M、l_N，则

MM₀＝h₁＝l_Msin∠MSM₀， (2)

NN₀＝h₂＝l_Nsin∠NSN₀， (3)

至此，ΔM₀SN₀中SM₀、SN₀、M₀N₀的长度均已得到；

再利用三角形余弦公式，得到：

即可以获得ΔM₀SN₀中三个内角；

无论真北与∠N₀SM₀何种位置关系，均可以通过∠N₀M₀S和∠M₀OS求得∠OSM₀，

∠OSM₀＝π-θ-∠SM₀O， (8)

利用M点、N点的坐标以及∠OSM₀、∠OSN₀可以求得S点的坐标为：

以上过程确定了全站仪坐标及其真北；

步骤三，身管轴线与标线位置参数确定，

在身管轴线上设置两个标记点，标记点的连线称为标线，利用标记点所在处的身管半径信息以及基于全站仪解算的标记点位置信息解算A点在炮口坐标系下的坐标，确定身管轴线与标线的位置参数；

1)以全站仪观测中心S点为原点，以真北方向为y轴，以东向为x轴，建立站心坐标系S-xyz，O点为y轴与M₀N₀的交点；

2)将身管调平，在自行火炮身管上设置两标记点，包括第一标记点A和第二标记点B，第二标记点B点位于过炮口所在圆的圆心的水平线与炮口的交点，第一标记点A点的设置尽可能使AB水平，并在身管允许范围内尽可能远离第二标记点B点；

3)利用全站仪分别瞄准M点以及身管上的第二标记点B，得到∠B₀SM₀，结合角∠B₀SB、∠M₀SO以及S点坐标，求解该第二标记点坐标B(x_B,y_B,z_B)，同理可以得到第一标记点坐标A(x_A,y_A,z_A)；其中，A₀、B₀为身管标记点A、B在S点所在水平面的投影；

4)测量两身管标记点处的身管半径为R_A、R_B，结合第一标记点A和第二标记点的坐标求解第一标记点A在炮口坐标系下的坐标，确定身管标线与轴线的位置参数；

具体地，参数确定过程如下：

为标定身管轴线与标线的位置参数，首先对基于全站仪的空间坐标点位置解算方法进行介绍；如图4所示，以全站仪观测中心S点为原点，以真北方向为y轴，建立站心坐标系S-xyz；当全站仪对准坐标空间内点P(x_P,y_P,z_P)时，可以测得该点的水平角ε、俯仰角γ和斜距L，P′为P点在xOy平面上的投影，通过解算可以得到P点的空间坐标值为：

如图5(a)所示，首先，按上述要求在身管上选取合适的标记点A、B后，测得A、B处的身管半径分别为R_A、R_B，根据上述基于全站仪的空间点坐标确定方法求得A、B两点坐标分别为A(x_A,y_A,z_A)，B(x_B,y_B,z_B)；

然后，以B点为坐标原点，以平行于身管轴线的直线为坐标x′轴，B点与身管轴线端点O点的连线为y′轴，x′、y′、z′轴构成右手系，该坐标系记为B-x′y′z′坐标系；

接着，假设A点在B-x′y′z′坐标系的坐标为A′(x′_A,y′_A,z′_A)，A在x′By′平面的投影为C(x_C,y_C,0)，已知R_A、R_B、A(x_A,y_A,z_A)、B(x_B,y_B,z_B)，存在如下关系：

通过式(13)可以得到A点在B-x′y′z′坐标系的坐标为A′(x′_A,y′_A,z′_A)；

步骤四，确定身管轴线高低角、方位角信息，依据基于全站仪的空间坐标点位置的确定方法确定标记点A、B的坐标，解算旋转矩阵C，进一步得到身管轴线的方位角α、高低角β；

具体地，结合标记点的位置信息求解身管轴线方位角、高低角；

首先，调整火炮身管处于测量位置，利用基于全站仪的空间坐标点位置解算方法解算该位姿下标记点坐标A₁(x_A1,y_A1,z_A1)、B₁(x_B1,y_B1,z_B1)；

其次，建立炮口坐标系B-x′y′z′转换为大地坐标系S-xyz的旋转矩阵C，旋转矩阵C可认为是由以z′轴为轴旋转α角后，再以y′轴为轴旋转β角得到，旋转矩阵C可表示为：

C＝R_z(α)·R_y(β)， (14)

其中，R_z(α)代表炮口坐标系以z′轴为轴进行旋转的旋转矩阵，R_y(β)代表炮口坐标系以y′轴为轴进行旋转的旋转矩阵；

根据已得到的测量数据A₁(x_A1,y_A1,z_A1)、B₁(x_B1,y_B1,z_B1),则A点在炮口坐标系B-x′y′z′下的坐标A′(x′,y′,z′)有：

根据公式(15)，可以解算出旋转矩阵C内各元素的值；

身管轴线OO′的指向在炮口坐标系B-x′y′z′中可以用单位向量(1,0,0)^T表示，通过已知的旋转矩阵C，可以得到身管轴线在大地坐标系下S-xyz的指向为：

根据式(16)，可以得到身管在该位置下的方位角α、高低角β。

其中，两所述标记杆之间间距不小于50m；每个所述标志杆由三脚架、北斗接收机和觇板组成；所述北斗接收机通过支撑杆安装于三角架上；北斗接收机通过RTK顶部天线引出技术将天线相位中心精确引出，并架设觇板，将北斗接收机和全站仪检测数据传输至检测计算机，用于自行火炮指向精度的快速高精度检测。

其中，所述全站布置于两个标志杆连线处一侧，且全站仪和两个标志杆呈三角状分布，利用全站仪对标志点的观测信息，对全站仪的位置进行精确求解，用于身管标记点位置信息的解算。

本发明的自行火炮身管指向检测方法，基于RTK定位坐标信息和身管水平时全站仪测角测距信息解算身管上标记点的坐标，结合标记点身管半径确定身管轴线与身管表面两标记点连线的关系，基于坐标旋转原理计算身管轴线空间指向，可以克服现有方法需要模拟身管轴线，操作步骤复杂、难度大的难题；

本发明的自行火炮身管指向检测方法对场地要求低，操作简单，所需操作人员数量少，检测效率高，精度可靠，有助于进一步提升自行火炮的打击效能；本发明可用于所有型号地面火炮指向准确性测量，也可用于惯导安装标定；能对火炮进行相对调炮精度、绝对调炮精度、自动瞄准精度、自动复瞄精度、惯导寻北精度、惯导方位保持精度等测量；是压制火炮“打得准、打得狠”的关键技术手段，可作为保障装备配发部队，本发明方法通用性好、在火炮任意姿态下测量，能给自行火炮提供一套切实可行的维护、标校手段、方便检测维修和作战使用。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 (8)

1.一种自行火炮身管指向检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定真北，

1)将自行火炮停于开阔平坦的区域，在自行火炮附近可视范围内选择两个控制点，放置两个标志杆，两个标志杆之间间隔不小于50m，在两个标志杆上均安装北斗接收机，并通过RTK顶部天线引出技术将天线相位中心精确引出，各架设一觇板；

2)通过北斗RTK高精度定位技术检测得到两觇板上标志点大地坐标为M(x_M,y_M,z_M)、N(x_N,y_N,z_N)，求解两觇板基线MN与真北之间的夹角θ：

步骤二，确定全站仪位置，

1)在两个标志杆一侧放置全站仪，使全站仪工作于角度测量模式，照准M点，设置此刻水平度盘读数为0°，之后操作全站仪照准另一觇板N点，读出此刻水平度盘的读数，即为∠M₀SN₀；其中，S为全站仪观测中心，M₀、N₀分别为M、N点在S点所在水平面的投影；

2)同理，利用全站仪的角度测量功能，测量角∠MSM₀、∠NSN₀；

3)设置棱镜常数、气压气温值等参数，利用全站仪测角测距功能，分别测量斜距；

4)结合两个觇板的坐标以及上述信息，并求解全站仪S点位置处的坐标(X_S,Y_S,Z_S)；

步骤三，身管轴线与标线位置参数确定，

1)以全站仪观测中心S点为原点，以真北方向为y轴，以东向为x轴，建立站心坐标系S-xyz；

2)将身管调平，在自行火炮身管上设置两标记点，包括第一标记点和第二标记点，第二标记点位于过炮口所在圆的圆心的水平线与炮口的交点，第一标记点的设置尽可能使两标记点的连线水平，并在身管允许范围内尽可能远离第二标记点；

3)利用全站仪分别瞄准M点以及身管上的第二标记点，得到∠B₀SM₀，结合角∠B₀SB、∠M₀SO以及S点坐标，求解第二标记点坐标B(x_B,y_B,z_B)，同理可以得到第一标记点坐标A(x_A,y_A,z_A)；其中，A₀、B₀为身管标记点A、B在S点所在水平面的投影，O点为y轴与M₀N₀的交点；

4)测量两身管标记点处的身管半径为R_A、R_B，结合第一标记点和第二标记点的坐标求解第一标记点在炮口坐标系下的坐标，确定身管标线与轴线的位置参数；

步骤四，确定身管轴线高低角、方位角信息，

1)调整自行火炮身管到测量位置，利用上述方法测量该姿态下身管标记点A、B的位置坐标A₁(x_A1,y_A1,z_A1)、B₁(x_B1,y_B1,z_B1)；

2)结合A、B点在炮口坐标系和大地坐标系中的坐标，求解出炮口坐标系转换为大地坐标系的旋转矩阵C；

3)由炮口坐标系下的身管轴线OO′指向向量及旋转矩阵C，可得到大地坐标系下的身管轴线指向，从而解算出该姿态下的轴线方位角α、高低角β。

2.根据权利要求1所述的自行火炮身管指向检测方法，其特征在于，两所述标记杆之间间距不小于50m；每个所述标志杆由三脚架、北斗接收机和觇板组成；所述北斗接收机通过支撑杆安装于三角架上。

3.根据权利要求1所述的自行火炮身管指向检测方法，其特征在于，所述全站仪布置于两个标志杆连线处一侧，且全站仪和两个标志杆呈三角状分布。

4.根据权利要求1所述的自行火炮身管指向检测方法，其特征在于，所述身管标线为身管标记点的连线。

5.根据权利要求1所述的自行火炮身管指向检测方法，其特征在于，所述步骤二的具体操作步骤如下：

首先，架设全站仪，通过对M、N点观测，得到∠M₀SN₀、∠MSM₀、∠NSN₀以及MS、NS之间的距离分别为l_M、l_N，则

MM₀＝h₁＝l_Msin∠MSM₀ ， (2)

NN₀＝h₂＝l_Nsin∠NSN₀， (3)

至此，ΔM₀SN₀中SM₀、SN₀、M₀N₀的长度均已得到；

再利用三角形余弦公式，得到：

即可以获得ΔM₀SN₀中三个内角；

无论真北与∠N₀SM₀何种位置关系，均可以通过∠N₀M₀S和∠M₀OS求得∠OSM₀，

∠OSM₀＝π-θ-∠SM₀O， (8)

利用M点、N点的坐标以及∠OSM₀、∠OSN₀可以求得S点的坐标为：

以上过程确定了全站仪坐标及其真北。

6.根据权利要求1所述的自行火炮身管指向检测方法，其特征在于，所述步骤三的具体操作步骤如下：

首先，将身管调平，测得两个标记点处的身管半径分别为R_A、R_B，根据基于全站仪的空间点坐标确定方法求得两个标记点两点坐标分别为A(x_A,y_A,z_A)、B(x_B,y_B,z_B)；

接着，以B点为坐标原点，以平行于身管轴线的直线为坐标x′轴，B点与身管轴线端点O点的连线为y′轴，x′、y′、z′轴构成右手系，该坐标系记为B-x′y′z′坐标系；

然后，假设A点在B-x′y′z′坐标系的坐标为A′(x′_A,y′_A,z′_A)，A在x′By′平面的投影为C(x_C,y_C,0)，已知R_A、R_B、A(x_A,y_A,z_A)、B(x_B,y_B,z_B)，存在如下关系：

通过式(12)可以得到A点在B-x′y′z′坐标系的坐标为A′(x′_A,y′_A,z′_A)。

7.根据权利要求1所述的自行火炮身管指向检测方法，其特征在于，所述步骤四的具体操作步骤如下：

首先，将火炮身管调至测量位置，根据基于全站仪的空间点坐标确定方法求得两个标记点坐标分别为A₁(x_A1,y_A1,z_A1)、B₁(x_B1,y_B1,z_B1)；

其次，建立炮口坐标系B-x′y′z′转换为大地坐标系S-xyz的旋转矩阵C，旋转矩阵C为由以z′轴为轴旋转α角后，再以y′轴为轴旋转β角得到，旋转矩阵C表示为：

C＝R_z(α)·R_y(β)， (13)

其中，R_z(α)代表炮口坐标系以z′轴为轴进行旋转的旋转矩阵，R_y(β)代表炮口坐标系以y′轴为轴进行旋转的旋转矩阵；

根据已得到的测量数据A₁(x_A1,y_A1,z_A1)、B₁(x_B1,y_B1,z_B1),则A点在炮口坐标系B-x′y′z′下的坐标A′(x′,y′,z′)有：

根据公式(14)，解算出旋转矩阵C内各元素的值；

身管轴线OO′的指向在炮口坐标系B-x′y′z′中用单位向量(1,0,0)^T表示，通过已知的旋转矩阵C，得到身管轴线在大地坐标系下S-xyz的指向为：

根据式(15)，得到身管轴线在该位置下的方位角α、高低角β。

8.根据权利要求6或7所述的自行火炮身管指向检测方法，其特征在于，所述基于全站仪的空间点坐标确定方法，其具体操作步骤如下：

首先，以全站仪观测中心S点为原点，以真北方向为y轴，建立站心坐标系S-xyz；

然后，当全站仪对准坐标空间内任意一点P时，可以测得该点的水平角、俯仰角和斜距，通过解算可以得到该点的空间坐标值为：

式中，ε为水平角，γ为俯仰角，L为斜距。

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