CN115111963B - 一种测量身管绝对指向的测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及身管测试技术领域，具体公开了一种测量身管绝对指向的测试系统及其测试方法。包括北斗定位定向仪、全站仪、笔记本电脑以及两个安装在身管上的标板，其特征在于：包括通信模块、误差建模模块、北向基准模块、身管指向测量模块，其中，通信模块用于测试通信；误差建模模块用于建立全站仪与身管轴线误差模型；北向基准模块用于接受北斗定位定向仪定向结果，显示定向结果；身管指向测试模块用于方位归零。本发明的目的在于解决传统的身管在测试时，容易出现不准确的问题。

Description

一种测量身管绝对指向的测试系统及其测试方法

技术领域

本申请涉及身管测试技术领域，具体公开了一种测量身管绝对指向的测试系统及其测试方法。

背景技术

火炮，为身管射击武器，是指利用机械能、化学能（火药）、电磁能等能源抛射弹丸，射程超过单兵武器射程，由炮身和炮架两大部分组成,口径不小于20毫米（0.78英寸）的身管射击武器。

身管轴线指向测试是身管装备检测的重要内容，调炮精度、瞄准精度、动态寻北精度、方位保持精度等指标的检测均以身管轴线指向测试为基础。虽然身管在实际使用过程中会发生弯曲，但是对于可用的身管而言，其轴线仍被认为是通过管尾中心与管口中心的直线，目前主要的测试方法是：在身管外表面贴两个标记点，两标记点尽量与身管轴线平行，以两标记点连线的指向作为轴线的指向。但是在使用过程中，不方便寻找身管的轴线，从而导致测试不准确的问题，因此，发明人有鉴于此，提供了一种测量身管绝对指向的测试系统，以便解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于解决传统的身管在测试时，容易出现不准确的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种测量身管绝对指向的测试系统及其测试方法，包括通信模块、误差建模模块、北向基准模块、身管指向测量模块，其中，通信模块用于测试通信；误差建模模块用于建立全站仪与身管轴线误差模型；北向基准模块用于接受北斗定位定向仪定向结果，显示定向结果；身管指向测试模块用于方位归零。

进一步，所述北斗定位定向仪包括基准站以及移动站。

进一步，包括以下步骤：

步骤S1：取两个标板中心点连线为标线，利用全站仪计算标线与身管轴线间在垂直方向的夹角；

步骤S2：建立坐标系，以全站仪中心为原点S，以北向为Y正轴，以东向为X轴正向，北斗定位定向仪的基准站瞄准点为C，北斗定位定向仪的移动站瞄准点为D，调整北斗定位定向仪的移动站，使CD的北向角θ小于90度，并推导全站仪的指北方向；

步骤S3：计算标线高低角、北向角；

步骤S4：计算身管高低角、北向角；

步骤S5：通过计算身管高低角、北向角，推算身管的绝对指向。

进一步，所述标板均带有磁性。

进一步，在步骤S1中，使全站仪中心与管轴线重合，测得轴线俯仰角为。然后在身管尾部安装标板一，在炮口前部安装标板二，调整标板使其中心均位于身管轴线所在垂直于水平面的平面内，分别测得/>，/>和L1、L2，通过/>，计算出夹角。

进一步，在步骤S4中，身管高低角等于标线高低角与标线与身管轴线间在垂直方向的夹角的差值，身管北向角等于表现北向角。

进一步，还包括寻北精度测试模块、调炮精度测试模块，寻北精度测试模块用于对比测试值；调炮精度测试模块用于对比身管转向对比测试。

进一步，所述寻北精度测试模块包括与安装在身管上的电子罗盘以及用于传输数据的传输芯片。

进一步，所述调炮精度测试模块包括身管调整组件以及用于记忆身管指向的储存芯片。

进一步，所述北斗定位定向仪信号为LK-NAV/Z-502D，全站仪型号为NTS-391R10。

本基础方案的原理及效果在于：

本发明在使用过程中，能够通过全站仪有效的提高身管轴线的定位问题，首先利用无线通芯模块，完成通信模测试数据的无线传输，有效的提高了数据获取的便捷性，与此同时，基于卫星定向功能确定基准北向，接受北斗定位定向仪定向结果，显示定向结果，提示将全站仪固定在距离自行火炮或北斗定位定向仪一定距离的位置，采用全站仪的测角测距功能解算标线方位角和高低角，通过标线与身管轴线间误差模型对标线方位角和高低角进行修正得到身管指向，操作简单，有效的简化了操作步骤，维护成本低，因此便于在本领域中推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例提出的一种测量身管绝对指向的测试系统及其测试方法的示意图；

图2示出了本申请实施例提出的一种测量身管绝对指向的测试系统及其测试方法中标线与身管轴线误差模型示意图；

图3示出了本申请实施例提出的一种测量身管绝对指向的测试系统及其测试方法中坐标系示意图；

图4示出了本申请实施例提出的一种测量身管绝对指向的测试系统及其测试方法中坐标解算示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

说明书附图中的附图标记包括：全站仪1、标板2、身管3。

实施例如图1所示，包括北斗定位定向仪、全站仪、笔记本电脑以及两个安装在身管上的标板，北斗定位定向仪信号为LK-NAV/Z-502D，全站仪型号为NTS-391R10，北斗定位定向仪包括基准站以及移动站，标板均带有磁性，还包括通信模块、误差建模模块、北向基准模块、身管指向测量模块、寻北精度测试模块、调炮精度测试模块。

通信模块，利用无线发射模组，在测试前建立与全站仪和北斗定位定向仪间的通信联系，联通状态用指示灯显示。

如图2所示，误差建模模块，提示操作步骤：1.调整身管和全站仪，使全站仪中心位于身管轴线上，并测量；2.在身管尾部安装标板一，调整标板使其中心均位于身管轴线所在垂直于水平面的平面内，测得/>和L1；3. 在身管前部安装标板二2，调整标板使其中心均位于身管轴线所在垂直于水平面的平面内，测得/>和L2；显示所测参数，计算/>。

如图3所示，北向基准模块，接受北斗定位定向仪定向结果，显示定向结果。要求北向角小于90°；提示将全站仪固定在距离自行火炮和北斗定位定向仪一定距离的位置；全站仪分别瞄准北斗定位定向仪基站C和移动站D的瞄准点。在瞄准D点时方位角归零，采集高低角和距离L1；瞄准C点时，采集方位角/>、高低角/>和距离L2，解算/>；并提示全站仪方向逆时针转动/>，即为北向。

如图4所示，提示全站仪顺时针转动90度，并方位角归零。全站仪对准A点时，采集水平角、俯仰角/>、斜距L1，对准B点时，采集水平角/>、俯仰角/>、斜距L2，根据式（3）解算标线高低角，根据式（4）解算标线方位角；根据式（5）解算身管高低角，根据式（6）解算身管方位角。

寻北精度测试模块：将一个安装电子罗盘在身管上，然后通过通芯模块中用于传输数据的传输芯片将电子罗盘并入模组，就可以通过电子罗盘对比身管指向，判断寻北的精度。

调炮精度测试模块：身管调整组件可对身管的指向进行调整，而记忆身管指向的储存芯片可储存记忆调整前与调整后的指向，通过调整前后的指向差值与身管调整组件下达的调整数值进行对比，从而测试出调炮精度。

具体的：

第一步：如图1所示，将两个标板安装在身管的A与B处，然后C为北斗定位定向仪的基准站，D为北斗定位定向仪包的移动站，同时建立好全站仪以及计算机之间的通信关系，便可投入测量使用；

第二步，计算标线与身管轴线误差：建立标线，所谓标线，就是由固定在身管上两个带磁性表座的标板中心点的连线。如图2所示，首先使全站仪中心与管轴线重合，测得轴线俯仰角为。然后在身管尾部安装标板一，在炮口前部安装标板二2，调整标板使其中心均位于身管轴线所在垂直于水平面的平面内，分别测得/>，/>和L1、L2。因此标线与身管轴线间在垂直方向的夹角则为：

；

第三步，标线方位角和高低角的测量：

①坐标系的建立

以全站仪中心S为原点，以北向为Y正轴，以东向为X轴正向。具体步骤如下：

全站仪位于S点，C为北斗定位定向仪的基准站瞄准点，D为北斗定位定向仪的移动站瞄准点。

设北斗定位定向仪定向结果为θ，即C’D’与北向的夹角为θ。调整北斗定位定向仪的移动站，使CD的北向角θ小于90度。

全站仪瞄准D点，方位角归零，测得高低角为，距离为L1；全站仪瞄准C点，测得高低角为/>，方位角为/>，距离为L2。如图3所示，C’为C在S点所在水平面的投影，D’为D在S点所在水平面的投影。

最终通过以及/>，计算出：

；

②标线指向

如图4所示，A和B为固定在身管上的两个标板中心点。、/>分别为A、B在/>平面上的投影点。假设/>对A的观测数据为：水平角/>、俯仰角/>、斜距/>，对B的观测数据为水平角/>、俯仰角/>、斜距/>。由此可以得到标记点A位于测量坐标系XSY下的坐标为：（、/>、/>）、同理可得B点的坐标（/>、、/>），因此标线高低角为：

，

标线在SXY坐标系下的北向角为：

；

第四步，计算身管指向，身管高低角为，身管北向角为/>；

第五步，通过计算身管高低角、北向角，便可推算出身管的绝对指向，完成测试。

本发明在使用过程中，能够通过全站仪有效的提高身管轴线的定位问题，同时基于卫星定向功能确定基准北向，采用全站仪的测角测距功能解算标线方位角和高低角，通过标线与身管轴线间误差模型对标线方位角和高低角进行修正得到身管指向，操作简单，有效的简化了操作步骤，维护成本低，因此便于在本领域中推广使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种测量身管绝对指向的测试方法，包括北斗定位定向仪、全站仪、笔记本电脑以及两个安装在身管上的标板，其特征在于：还包括通信模块、误差建模模块、北向基准模块、身管指向测量模块，其中，通信模块用于测试通信；误差建模模块用于建立全站仪与身管轴线误差模型；北向基准模块用于接受北斗定位定向仪定向结果，显示定向结果；身管指向测试模块用于方位归零；

所述北斗定位定向仪包括基准站以及移动站；

还包括以下步骤：

步骤S1：取两个标板中心点连线为标线，利用全站仪计算标线与身管轴线间在垂直方向的夹角；

步骤S2：建立坐标系，以全站仪中心为原点S，以北向为Y正轴，以东向为X轴正向，北斗定位定向仪的基准站瞄准点为C，北斗定位定向仪的移动站瞄准点为D，调整北斗定位定向仪的移动站，使CD的北向角θ小于90度，并推导全站仪的指北方向；

步骤S3：计算标线高低角、北向角；

步骤S4：计算身管高低角、北向角；

步骤S5：通过计算身管高低角、北向角，推算身管的绝对指向；

在步骤S1中，使全站仪中心与管轴线重合，测得轴线俯仰角为，然后在身管尾部安装标板一，在炮口前部安装标板二，调整标板使其中心均位于身管轴线所在垂直于水平面的平面内，分别测得/>，/>和L1、L2，通过/>，计算出夹角；

为标板一的俯仰角，L1为标板一的斜距，/>为标板二的俯仰角，L2为标板二的斜距；

在步骤S4中，身管高低角等于标线高低角与标线与身管轴线间在垂直方向的夹角的差值，身管北向角等于表现北向角。

2.根据权利要求1所述的一种测量身管绝对指向的测试方法，其特征在于，所述标板均带有磁性。

3.根据权利要求1所述的一种测量身管绝对指向的测试方法，其特征在于，还包括寻北精度测试模块、调炮精度测试模块，寻北精度测试模块用于对比测试值；调炮精度测试模块用于对比身管转向对比测试。

4.根据权利要求3所述的一种测量身管绝对指向的测试方法，其特征在于，所述寻北精度测试模块包括与安装在身管上的电子罗盘以及用于传输数据的传输芯片。

5.根据权利要求4所述的一种测量身管绝对指向的测试方法，其特征在于，所述调炮精度测试模块包括身管调整组件以及用于记忆身管指向的储存芯片。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种测量身管绝对指向的测试方法，其特征在于，所述北斗定位定向仪信号为LK-NAV/Z-502D，全站仪型号为NTS-391R10。