CN204128566U - 一种惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置，包括经纬仪、墩位、北向基准棱镜、以及装有北向定位棱镜的标定设备转台，其中，经纬仪用于通过测量北极星方位获取真北方向并将其引至北向基准棱镜镜面上进行准直，该北向基准棱镜固定于墩位上以作为北向基准，同时，经纬仪将北向基准棱镜确定的北向基准引至惯组标定设备转台北向定位棱镜，并在该经纬仪与北向定位棱镜镜面准直后作为惯组标定设备转台的定位北向，标定设备根据该定位北向进行多次北向数据采集，即可进行北向基准的稳定性评估测试。本实用新型的装置可以测量北向基准的误差漂移，从而获得北向基准的稳定性评估结果，以满足产品精度要求。
Description
技术领域
本实用新型属于惯性技术领域，具体涉及一种惯组标定用的北向基准稳定性评估测试装置，适用于在高精度惯性系统中对各种因素对北向基准漂移影响进行评估测试，以保证惯组标定数据的精度和可靠性，可应用于航天、航空、船舶等技术领域。
背景技术
惯组(也称为惯性测量组合或惯测组合)是敏感加速度和陀螺角速率的元件，用于为制导/导航等稳定系统提供测量信息，其精度是否满足设计技术指标要求，将直接关系到产品的性能。而标定系统提供的真北方向基准是否准确，是保证惯组标定数据精度的关键环节，因此需要对标定系统用的北向基准稳定性进行评估测试。
由于天文测量提供的北向(真北)基准具有精度高、可复观等特点，因此广泛地应用于航天部门的高精度惯性系统中。目前，对于北向基准，业内通常就是通过利用经纬仪等天文测量设备将北极星方位引入固定于地面墩位的棱镜上，作为惯组标定用的北向基准。标定时，惯组标定设备直接引用该北向基准，以完成测量。但是，由于大地脉动、墩位下沉、扭曲、环境温湿度变化、隔离墩上的支架与棱镜的固化材料、间隔时间等有关因素的变化，对北向基准均会带来误差漂移，从而使得标定值不够精确(高精度惯性系统对北向基准的精度要求一般不大于1′)，导致惯组的测量结果不可靠，无法满足产品的精度要求。
但是，目前没有用于对北向基准进行定期测试评估，以分析确定各种因素对北向基准漂移影响的测试装置。
实用新型内容
针对目前现有技术存在的问题或改进的需求，本实用新型提出一种惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置，可以测量北向基准的误差漂移，从而获得北向基准的稳定性评估结果，以满足产品精度要求。
为实现上述目的，本实用新型采用的具体技术方案如下：
一种惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置，包括经纬仪、墩位、设置在所述墩位上的北向基准棱镜、以及装有北向定位棱镜的惯组标定设备转台，其中，所述经纬仪用于通过测量北极星方位获取真北方向并将其引至所述北向基准棱镜镜面上并进行准直，即经纬仪视准轴与其镜面法向平行，该北向基准棱镜准直后固定于墩位上以作为北向基准，同时，所述经纬仪将北向基准棱镜确定的北向基准引至北向定位棱镜，并在该经纬仪与北向定位棱镜镜面准直后作为惯组标定设备的定位北向，所述惯组标定设备根据该定位北向进行多次北向数据采集，即可进行北向基准的稳定性评估测试。
作为本实用新型的改进，所述墩位用于固定北向基准棱镜，其固定在地面上。
作为本实用新型的改进，所述墩位上固定设置有支架，所述北向基准棱镜固定在该支架上。
作为本实用新型的改进，所述惯组标定设备转台可以为多个。
本实用新型对采集的北向数据进行处理，优选是进行曲线拟合，从而完成对北向基准评估测试。
本实用新型的测试装置操作安全、可靠，测试曲线直观、准确，确定了突发与渐变两种方式的控制评估测试，实现了现有条件下的基准监控，可在航空、航天、船舶等领域的惯性产品标定中应用，有效地满足惯组标定用北向基准稳定性评估测试要求。
附图说明
图1为本实用新型实施例的惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置原理结构图；
图2为本实用新型实施例的惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置的北向基准误差计算过程示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术方案、功能和效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。以下实施例仅是说明性的，并不构成对本实用新型的限定。
图1为本实施例的一种惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置原理结构图，是利用标定场地提供的北向基准对惯组标定设备的北向进行跟踪测试，实施方式是在观测平台上架设一台自准直经纬仪，要求经纬仪能够与真北方向直角棱镜镜面准直，即经纬仪视准轴与镜面法向平行；同时经纬仪又能够与惯组标定设备的直角棱镜镜面准直。
其中，经纬仪用于通过测量北极星方位获取真北方向并将其引至北向基准棱镜镜面上并进行准直，即经纬仪视准轴与其镜面法向平行，该北向基准棱镜与所述真北方向准直后固定于墩位上以作为北向基准，同时，经纬仪将北向基准棱镜确定的北向基准引至北向定位棱镜，并在该经纬仪与北向定位棱镜镜面准直后作为惯组标定设备的定位北向
北向基准棱镜设置在墩位上，墩位用于固定北向基准棱镜，其固定在地面上，优选是隔离墩位，即墩位四周与外界环境隔开以防止周边震动对其影响。
优选地，该墩位上可以固定设置有支架，北向基准棱镜固定在该支架上。
优选地，惯组标定设备转台可以为多个，以从不同角度进行北向定位，或分别采集北向数据。
经纬仪优选可以采用T3系列经纬仪。
图2为测试装置北向基准误差计算方法示意图，本实施例中以1套惯组标定设备为例，计算一组北向基准误差值如下：
通过经纬仪的旋转将真北方向引入北向基准棱镜后，北向基准与北极星方位角差值△是：△＝360°-A0；A0为北向基准的角度即旋转后的真北方向的角度；。
确定经纬仪与北向基准准直后测量的方位角A1，经纬仪与标定设备转台直角棱镜(北向定位棱镜)准直后测量的方位角A2，则标定设备转台北向定位与北向基准实际差值△A为：△A＝A1-A2，因此，标定设备转台北向定位的实际值为△+△A，从而标定设备转台北向误差值是：转台所处刻度值-(△+△A)。
利用标定设备转台进行多次测量上述北向误差值，采集上述北向数据进行数据处理，优选是进行曲线拟合，建立拟合曲线和数学模型(曲线回归方程)，即可通过分析确定各种因素对北向基准漂移的影响和规律。
本实用新型中，北向基准棱镜可以用914胶固定在隔离墩位支架上，利用天文测量完成标定场地的北向(真北)基准建立工作；以此为基准，利用经纬仪对惯组标定设备转台的北向定位棱镜定期进行跟踪测试(可对多台设备同时进行)，采集数据；计算机主机运行软件程序，计算漂移变化量，对采集的数据进行统计分析，
本实用新型中，在进行评估测试时，可通过如下步骤进行：(1)采用北极星任意时角法建立标定场地北向(真北)基准，把真北引自标定实验室内的北向基准方位墩的直角棱镜(北向基准棱镜)上，即为标定棱镜法线的方位角，通常称测试场地北向(真北)基准。(2)数据采集，利用实验室提供的北向基准对惯组标定设备(转台)的北向进行跟踪测试。方法是在观测平台上架设一台自准直经纬仪，要求经纬仪能够与真北方向直角棱镜镜面准直，即经纬仪视准轴与镜面法向平行，同时经纬仪又能够与惯组标定转台直角棱镜镜面准直，进行数据采集。(3)北向基准稳定性评估测试，利用惯组标定北向基准测试评估软件，建立拟合曲线和数学模型，对采集的数据单点进行曲线回归分析计算得到的回归方程各项系数，确定各因素对北向基准漂移的影响和规律，对北向基准稳定性进行评估。
实际上，惯组北向基准的参变量中，北向基准的预测偏差与实际测量偏差不存在可靠的线性和非线性关系，在选取的曲线回归方式中，自变量和因变量的散布成为拟合的基本方式，结合惯组标定的基本经验，通过散点经验分析和实验发现，拟合曲线具有三次方的一定特征，因此，确定的回归模型方程为：y＝a+b1x+b2x2+b3x3。在方程中，y为北向基准预测偏差，x为北向基准数据自变量，a、b1、b2和b3分别为零次项、1次项、2次项、3次项的系数即方程回归系数，设置回归分析计算中一元三次方程的各阶系数是通过对惯组使用的北向基准进行连续定期观测采集的数据单点进行曲线回归分析计算得到的回归方程各项系数，回归方程中的各次系数经过自动的回归分析后得到了与散布曲线一致的固定值。
本实用新型的测试方法就是通过建立拟合曲线和数学模型，进行回归分析计算，输出各变化量的回归分析预测值，并输出每一列测量值的评估结果。
本领域技术人员知晓，以上实施例仅用于解释本实用新型，并不限定于此，凡在不脱离本实用新型精神实质所作的修改或变形，都属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置，其特征在于，包括经纬仪、墩位、设置在所述墩位上的北向基准棱镜、以及装有北向定位棱镜的惯组标定设备转台，其中，所述经纬仪用于通过测量北极星方位获取真北方向并将其引至所述北向基准棱镜镜面上进行准直，即经纬仪视准轴与其镜面法向平行，该北向基准棱镜准直后固定于墩位上以作为北向基准，同时，所述经纬仪将北向基准棱镜确定的北向基准引至所述北向定位棱镜，并在该经纬仪与北向定位棱镜镜面准直后作为惯组标定设备的定位北向，所述惯组标定设备根据该定位北向进行多次北向数据采集，即可进行北向基准的稳定性评估测试。
2.根据权利要求1所述的一种惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置，其中，所述墩位用于固定北向基准棱镜，其固定在地面上。
3.根据权利要求1或2所述的一种惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置，其中，所述墩位上固定设置有支架，所述北向基准棱镜固定在该支架上。
4.根据权利要求1或2所述的一种惯组标定用北向基准稳定性评估测试装置，其中，所述惯组标定设备转台为多个。
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