CN114543836B - 一种船用姿态基准动态安装免标校方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船用姿态基准动态安装免标校方法，其特点是：在坞内静态条件下于船体安装位置与码头同时安装过渡板并进行标校，得到过渡板间姿态机械零位；在坞内静态条件下在船体安装姿态基准设备并进行姿态基准标校；在海上动态条件下，获取姿态基准设备相对码头过渡板电气零位，计算在船体相应安装位置的零位，完成对姿态基准标校。本发明通过在坞内静态条件下在船体和码头同时安装过渡板并进行标校、在坞内静态条件下安装姿态基准设备并进行姿态基准标校，最后在海上动态条件下安装姿态基准设备并进行姿态基准标校的过程，当船载姿态基准设备在海上发生故障，可将备用姿态基准设备换上，实现海上完成姿态基准的准确标校功能。

Description

一种船用姿态基准动态安装免标校方法

技术领域

本发明属于惯导技术领域，涉及舰船姿态基准，尤其是一种船用姿态基准动态安装免标校方法。

背景技术

通常在有高精度姿态需求的舰船上会选择惯导系统作为全船的姿态基准。船用姿态基准的标校工作一般在静态条件下进行，在标校时，首先使用高精度水平仪和经纬仪，测量得到姿态基准安装位置的水平姿态和方位角真值，然后姿态基准开机对准得到姿态基准测量得到的水平姿态和方位角，最后通过向姿态基准补偿电气零位的方式，完成标校工作。标校完成后，姿态基准输出姿态与姿态真值一致。由于高精度水平仪和经纬仪一般不能够保证动态下测量精度，但是，舰船在海上航行时总是处于摇摆状态，并且由于海浪的拍打、船体载荷等因素船体存在一定的变形，因此，在海上无法完成姿态基准的标校。如果船载姿态基准在海上发生故障，即使有备用设备，若不经过高精度标校，其数据也不能提供给其他设备使用。因此，如何进行动态条件下的姿态基准安装标校是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种船用姿态基准动态安装免标校方法，解决姿态基准动态条件下的安装标校问题。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种船用姿态基准动态安装免标校方法，包括以下步骤：

步骤1、在坞内静态条件下于船体安装位置与码头同时安装过渡板并进行标校，得到过渡板间姿态机械零位；

步骤2、在坞内静态条件下在船体安装姿态基准设备并进行姿态基准标校；

步骤3、在海上动态条件下，首先得到姿态基准设备相对码头过渡板电气零位，然后计算得到在船体相应安装位置的零位，从而完成对姿态基准标校。

而且，所述步骤1的具体实现方法为：

首先，在船体上需要安装姿态基准设备的位置以及码头试验室同时安装过渡板；

然后，在坞内静态条件下使用高精度水平仪和经纬仪测量并记录各过渡板相对码头过渡板的机械零位矩阵

最后，使用高精度水平仪和经纬仪测量并记录全船各过渡板和全船统一姿态基准之间的机械零位矩阵

上述矩阵中，b₀坐标系为码头过渡板坐标系，b_i(i＝1,2,3...)系为各船体过渡板姿态矩阵，s坐标系为全船统一坐标系。

而且，所述步骤2的具体实现方法为：

首先，将姿态基准设备p安装码头过渡板b₀上；

然后，通过高精度水平仪和经纬仪测量得到姿态基准设备p相对于码头过渡板b₀的电气零位则姿态基准设备p安装于过渡板b_i上时，需要装订的姿态零位矩阵/>表示为：

式中，为步骤1记录的全船各过渡板相对码头过渡板之间机械零位矩阵，/>为步骤1记录的全船各过渡板和全船统一姿态基准之间的机械零位矩阵，s坐标系为全船统一坐标系。

而且，所述步骤3的具体实现方法为：

首先、将备用姿态基准设备p_i安装于码头过渡板b₀上；

然后，通过高精度水平仪和经纬仪测量得到姿态基准设备p_i相对于码头过渡板b₀的电气零位矩阵则姿态基准设备p_i安装于过渡板b_i时，得到需要装订的姿态零位矩阵表示为：

式中，为步骤1记录的全船各过渡板相对码头过渡板之间机械零位矩阵，/>为步骤1记录的全船各过渡板和全船统一姿态基准之间的机械零位矩阵，s坐标系为全船统一坐标系。

本发明的优点和积极效果是：

本发明通过在坞内静态条件下在船体和码头同时安装过渡板并标校得到船体过渡板相对于码头过渡板机械零位、在坞内静态条件下安装姿态基准设备并进行姿态基准标校，在海上动态条件下安装姿态基准设备并进行姿态基准标校的过程，实现了海上动态下完成姿态基准的准确标校功能，当船载姿态基准设备在海上发生故障，可将备用姿态基准设备换上，然后通过本方法完成标效，保证了舰船安全行驶。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详述。

一种船用姿态基准动态安装免标校方法,包括以下步骤：

步骤1、在坞内静态条件下于船体安装位置与码头同时安装过渡板并进行标校，得到过渡板间姿态机械零位。

由于姿态基准设备通常不能直接安装在船体预留安装孔上，而是通过过渡板进行安装，因此，在过渡板上设有方位基准线和基准面，保证姿态基准在安装在过渡板上时的安装重复性，并可以通过水平仪和经纬仪测量过渡板的水平姿态和方位角真值。实船坞内安装时，首先将过渡板安装在船体上，然后安装姿态基准设备。全船每个需要安装姿态基准的位置均提前安装过渡板。同时，在码头选取一固定试验室安装一个同款码头过渡板。

全部过渡板安装完毕后，首先在坞内静态条件下使用高精度水平仪和经纬仪测量各过渡板，相对码头过渡板的机械零位矩阵(其中b₀坐标系为码头过渡板坐标系，b_i(i＝1,2,3...)系为各船体过渡板姿态矩阵)，并记录。然后使用高精度水平仪和经纬仪测量全船各过渡板和全船统一姿态基准之间的机械零位矩阵/>(其中s坐标系为全船统一坐标系)。

步骤2、在坞内静态条件下安装姿态基准设备并进行姿态基准标校

在本步骤中，将姿态基准设备安装于船体过渡板上，并进行标校，使姿态基准与码头过渡板对齐，得到电气零位为将该姿态基准安装于b_i过渡板上时，需要装订的电气零位矩阵/>可以表示为：

步骤3、在海上动态条件下安装姿态基准设备并进行姿态基准标校。

本步骤的具体实现方法为：设备用姿态基准设备为p_i，其需要安装的船体过渡板为b_i，标校需要得到姿态基准的电气零位矩阵首先将备用姿态基准设备p_i安装于码头过渡板b₀上，然后通过高精度水平仪和经纬仪测量得到p_i相对于b₀的电气零位矩阵/>则备用姿态基准设备p_i安装于过渡板b_i后，结合码头标校过程中的记录值/>以及/>得到需要装订的姿态零位矩阵/>可以表示为：

需要注意的是：本发明类似于姿态传递方案，整个标校流程中实际经过了三次标校，每次标校均会引入高精度水平仪和经纬仪误差以及过渡板安装重复性误差。因此，需要根据姿态基准的精度要求，对过渡板的安装重复性精度以及水平仪和经纬仪的精度提出相应的要求；而且，在海上动态标校前，姿态基准需要首先安装在码头过渡板上进行标校，从而需要注意对各个过渡板进行保护，以保证其精度。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种船用姿态基准动态安装免标校方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、在坞内静态条件下于船体安装位置与码头同时安装过渡板并进行标校，得到过渡板间姿态机械零位；

步骤2、在坞内静态条件下在船体安装姿态基准设备并进行姿态基准标校；

步骤3、在海上动态条件下，首先得到姿态基准设备相对码头过渡板电气零位，然后计算得到在船体相应安装位置的零位，从而完成对姿态基准标校；

所述步骤2的具体实现方法为：

首先，将姿态基准设备p安装在码头过渡板b₀上；

然后，通过高精度水平仪和经纬仪测量得到姿态基准设备p相对于码头过渡板b₀的电气零位则姿态基准设备p安装于过渡板b_i上时，i＝1,2,3...，需要装订的姿态零位矩阵表示为：

式中，为步骤1记录的全船各过渡板相对码头过渡板之间机械零位矩阵，/>为步骤1记录的全船各过渡板和全船统一姿态基准之间的机械零位矩阵，s坐标系为全船统一坐标系。

2.根据权利要求1所述的一种船用姿态基准动态安装免标校方法，其特征在于：所述步骤1的具体实现方法为：

首先，在船体上需要安装姿态基准设备的位置以及码头试验室同时安装过渡板；

然后，在坞内静态条件下使用高精度水平仪和经纬仪测量并记录各过渡板相对码头过渡板的机械零位矩阵

最后，使用高精度水平仪和经纬仪测量并记录全船各过渡板和全船统一姿态基准之间的机械零位矩阵

上述矩阵中，b₀坐标系为码头过渡板坐标系，b_i为各船体过渡板姿态矩阵，i＝1,2,3...，s坐标系为全船统一坐标系。

3.根据权利要求1所述的一种船用姿态基准动态安装免标校方法，其特征在于：所述步骤3的具体实现方法为：

首先，将备用姿态基准设备p_i安装于码头过渡板b₀上，i＝1,2,3...；

然后，通过高精度水平仪和经纬仪测量得到姿态基准设备p相对于码头过渡板b₀的电气零位矩阵则姿态基准设备p安装于过渡板b_i时，得到需要装订的姿态零位矩阵/>表示为：

式中，为步骤1记录的全船各过渡板相对码头过渡板之间机械零位矩阵，/>为步骤1记录的全船各过渡板和全船统一姿态基准之间的机械零位矩阵，s坐标系为全船统一坐标系。