桅桿沒有升起的情況下olxlzl平面內(nèi)的側(cè)傾角并不作為系統(tǒng)解算用的參數(shù)， 因?yàn)榘惭b基面固定在車體基面上，觀瞄平臺(tái)與車體基面?zhèn)葍A角度是一致的，所以在使用觀 瞄儀輸出的軸角角度來指導(dǎo)導(dǎo)彈彈架進(jìn)行跟隨時(shí)，其側(cè)傾角度完全一致，可不考慮側(cè)傾角 度，直接使用觀目苗平臺(tái)輸出的在olxlyl平面內(nèi)的方位角和在olylzl平面內(nèi)的俯仰角就可 以完成跟隨；如圖2所示，在桅桿升起的情況下，由于桅桿自身剛性以及車體傾斜等問題， 觀瞄儀的安裝基面與車體基面會(huì)出現(xiàn)相對(duì)的側(cè)傾角。在桅桿升起以后由于桅桿剛性和車 體傾斜角度的不同造成了坐標(biāo)系〇l:xlylzl與02:x2y2z2之間出現(xiàn)不同大小的偏差，此 時(shí)與車體基面剛性連接的導(dǎo)彈彈架位于坐標(biāo)系〇2:x2y2z2內(nèi)，如果在使用觀瞄儀坐標(biāo)系 01:Xlylzl內(nèi)的軸角角度來指導(dǎo)導(dǎo)彈彈架進(jìn)行跟隨運(yùn)動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)很大的偏差，造成導(dǎo)彈彈 架無法運(yùn)動(dòng)到指定角度使指定目標(biāo)進(jìn)入導(dǎo)彈導(dǎo)引頭視場(chǎng)，無法完成對(duì)指定目標(biāo)的打擊，這 對(duì)系統(tǒng)來說是致命的。
[0060] 為解決上述技術(shù)問題，下面給出本實(shí)施例中采用的車載桅桿傾斜量校正方法：
[0061] 如圖1所示，將觀瞄儀安裝在觀瞄儀基準(zhǔn)面上，其坐標(biāo)系為01:xlylzl，S為觀瞄儀 基準(zhǔn)面。如圖2所示，觀瞄儀與桅桿剛性連接，安裝在彈架平臺(tái)上，彈架平臺(tái)基準(zhǔn)面坐標(biāo)系 為02 :x2y2z2, Sc為彈架平臺(tái)基準(zhǔn)面。彈架平臺(tái)安裝在車體上，與車體剛性連接，只能相對(duì) 車體在方位向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過舉升桅桿，抬高觀瞄儀光軸，可增加通視距離，但舉升后的桅桿會(huì) 受到風(fēng)載荷和光電工作載荷等因素影響，發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致瞄準(zhǔn)軸發(fā)生偏移，進(jìn)而在觀 瞄儀引導(dǎo)導(dǎo)彈彈架跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)發(fā)生偏差。桅桿采用鍵槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在桅桿升到位后鍵 槽抱死，使桅桿的扭轉(zhuǎn)量為一個(gè)常量，誤差在0. 5mil以內(nèi)，確保桅桿的自準(zhǔn)直精度。如圖3 所示，桅桿除發(fā)生繞Z軸方向的扭轉(zhuǎn)，還會(huì)在X方向和Y方向產(chǎn)生小角度的傾斜。通過安裝 在觀瞄儀安裝基準(zhǔn)面上的上部雙軸傾斜傳感器C2,可以測(cè)得觀瞄儀安裝基準(zhǔn)面相對(duì)大地坐 標(biāo)系在X向和Y向的旋轉(zhuǎn)角度值。當(dāng)車體傾斜或彈架相對(duì)車體旋轉(zhuǎn)，可通過安裝在彈架基 準(zhǔn)面上的下部雙軸傾斜傳感器Cl測(cè)出彈架坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系在X方向和Y方向的旋 轉(zhuǎn)角度值。具體的步驟為：
[0062] 步驟1 :在桅桿升起狀態(tài)下，觀瞄儀瞄準(zhǔn)目標(biāo)，軸角轉(zhuǎn)換模塊分別輸出目標(biāo)相對(duì)觀 目苗儀的方位向和俯仰的碼值，通過計(jì)算得到目標(biāo)方位角t_gm_fw和目標(biāo)俯仰角t_gm_fy，并 根據(jù)歐拉變換公式，將目標(biāo)方位角和目標(biāo)俯仰角轉(zhuǎn)換到觀瞄儀基準(zhǔn)坐標(biāo)系〇l:xlylzl下， 得到：
[0063] t_gm_x = cos(t_gm_fw)X cos(t_gm_fy)
[0064] t_ _gm_y = cos(t_gm_fw)X sin(t_gm_fy)
[0065] t_gm_z = sin(t_gm_fw)；
[0066] t_gm_x為Xl向坐標(biāo)、t_gm_y為Yl向坐標(biāo)、t_gm_z為Zl向坐標(biāo)；
[0067] 具體過程為：
[0068] 方位軸角轉(zhuǎn)換模塊輸出目標(biāo)的方位數(shù)據(jù)：高8位數(shù)據(jù)為a[0]，低8位數(shù)據(jù)為a[l]; 由于軸角轉(zhuǎn)換模塊測(cè)角范圍為2 π，對(duì)應(yīng)可輸出216= 65536個(gè)碼值，則一個(gè)碼值對(duì)應(yīng)的角 弧度為：2 π /65536。由此輸出的目標(biāo)方位角t_gm_fw為：
[0069] t_gm_fw = 2 π-((1X256+58) X2 π/65536) = 6. 253,單位：弧度。
[0070] 俯仰軸角轉(zhuǎn)換模塊輸出目標(biāo)的方位數(shù)據(jù)：高8位數(shù)據(jù)為b[0]，低8位數(shù)據(jù)為b[l]; 由于軸角轉(zhuǎn)換模塊測(cè)角范圍為2 π，對(duì)應(yīng)可輸出216= 65536個(gè)碼值，則一個(gè)碼值對(duì)應(yīng)的角弧 度為：2π/65536 ;俯仰角度值有正負(fù)，正值：b[0]的最高位為0,負(fù)值：b[0]的最高位為1。 由此輸出的目標(biāo)俯仰角t_gm_fy為：
[0071] 當(dāng) b[0]&0x80 == 0 時(shí)，t_gm_fy = (b[0] X256+b[l]) X2 π/65536
[0072] 當(dāng) b[0]&0x80 == 1 時(shí)，t_gm_fy = ((b[0] X256+b[l]) Χ2 π/65536)-2 π
[0073] t_gm_fy 的單位為弧度，本實(shí)施例中 t_gm_fy = (2 X 256+32) X 2 π /65536 = 0. 052〇
[0074] 得到：
[0075] t_gm_x = cos(t_gm_fw) X cos (t_gm_fy) = cos (6. 253) Xcos(0. 052) = 0. 998
[0076] t_gm_y = cos(t_gm_fw) X sin (t_gm_fy) = cos (6. 253) Xsin(0. 052) = -〇. 03
[0077] t_gm_z = sin(t_gm_fw) = sin (6. 253) = 0. 052
[0078] 步驟2 :采用上部?jī)A角傳感器測(cè)得觀瞄儀基準(zhǔn)坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度 qs, qs y，其中qsx為觀瞄儀基準(zhǔn)面坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系X向旋轉(zhuǎn)角度，qs y為觀瞄儀基 準(zhǔn)面坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系Y向旋轉(zhuǎn)角度；采用下部?jī)A角傳感器測(cè)得彈架平臺(tái)基準(zhǔn)坐標(biāo)系 相對(duì)大地坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度qxJP qxy，其中qxx為彈架平臺(tái)基準(zhǔn)坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系X 向旋轉(zhuǎn)角度，qxy為彈架平臺(tái)基準(zhǔn)坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系Y向旋轉(zhuǎn)角度。
[0079] 具體過程為：
[0080] 雙軸傾斜傳感器可輸出相對(duì)大地坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度，即分別輸出16位的X向和Y 向旋轉(zhuǎn)角度值，其中傾斜傳感器輸出的1個(gè)碼值對(duì)應(yīng)· 弧
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種車載桅桿傾斜量校正方法，其特征在于：將下部?jī)A斜傳感器安裝在彈架平臺(tái)基 面上，將上部?jī)A斜傳感器安裝在觀瞄儀安裝基面上，下部?jī)A斜傳感器和上部?jī)A斜傳感器采 用雙軸傾斜傳感器；并采用以下步驟： 步驟1 :在桅桿升起狀態(tài)下，觀瞄儀瞄準(zhǔn)目標(biāo)，得到目標(biāo)方位角t_gm_fw和目標(biāo)俯仰角 t_gm_fy，并將目標(biāo)方位角和目標(biāo)俯仰角轉(zhuǎn)換到觀瞄儀基準(zhǔn)坐標(biāo)系Ol: xlyIz 1下，得到： t_gm_x = cos(t_gm_fw) X cos(t_gm_fy) t_gm_y = cos(t_gm_fw) X sin(t_gm_fy) t-gm-z = sin(t-gm-fw)； t_gm_x為Xl向坐標(biāo)、t_gm_y為Yl向坐標(biāo)、t_gm_z為Zl向坐標(biāo)； 步驟2 :采用上部?jī)A角傳感器測(cè)得觀瞄儀基準(zhǔn)坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度qsx 和qsy，其中qsx為觀瞄儀基準(zhǔn)面坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系X向旋轉(zhuǎn)角度，qs y為觀瞄儀基準(zhǔn)面 坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系Y向旋轉(zhuǎn)角度；采用下部?jī)A角傳感器測(cè)得彈架平臺(tái)基準(zhǔn)坐標(biāo)系相對(duì) 大地坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度(1^和cp y，其中cpx為彈架平臺(tái)基準(zhǔn)坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系X向旋 轉(zhuǎn)角度，qxy為彈架平臺(tái)基準(zhǔn)坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系Y向旋轉(zhuǎn)角度； 步驟3 :建立觀瞄儀基準(zhǔn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到彈架平臺(tái)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣 matrix[3] [3]，其中： matrix [0] [0] = cos (qxy) X cos (qsy) +sin (qxx) X sin (qxy) X sin (qsx) X sin (qsy) +cos (qxx) X sin (qxy) X cos (qsx) X sin (qsy) matrix [0] [1] = sin (qxx) X sin (qxy) X cos (qsx) -cos (qxx) X sin (qxy) X sin (qsx) matrix [0] [2] = cos (qxy) X sin (qsy) -sin (qxx) X sin (qxy) X sin (qsx) X cos (qsy) -cos (qxx) X sin (qxy) X cos (qsx) X cos (qsy) matrix [1] [0] = cos (qxx) X sin (qsx) X sin (qsy) -sin (qxx) X cos (qsx) X sin (qsy) matrix [1] [1] = cos (qxx) X cos (qsx) +sin (qxx) X sin (qsx) matrix [1] [2] = -cos (qxx) X sin (qsx) X cos (qsy) +sin (qxx) X cos (qsx) X cos (qsy) matrix [2] [0] = sin (qxy) X cos (qsy) -sin (qxx) X cos (qxy) X sin (qsx) X sin (qsy) -cos (qxx) X cos (qxy) X cos (qsx) X sin (qsy) matrix [2] [1] = -sin (qxx) X cos (qxy) X cos (qsy) +cos (qxx) X cos (qxy) X sin (qsx) matrix [2] [2] = sin (qxy) X sin (qsy) +sin (qxx) X cos (qxy) X sin (qsx) X cos (qsy) +cos (qxx) X cos (qxy) X cos (qsx) X cos (qsy)； 步驟4 :根據(jù)步驟I得到的目標(biāo)在觀瞞儀基準(zhǔn)坐標(biāo)系中坐標(biāo)值t_gm_x、t_gm_y、t_gm_z 和步驟3得到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣matrix[3] [3]，得到目標(biāo)在彈架平臺(tái)基準(zhǔn)坐標(biāo)系02:x2y2z2 下的坐標(biāo)值： t_dj_x = (matrix[0] [0]) Xt_gm_x+(matrix[0] [I]) Xt_gm_y+(matrix[0] [2]) Xt_ gm-z t_dj_y = (matrix[1] [0]) Xt_gm_x+(matrix[1] [I]) Xt_gm_y+(matrix[1] [2]) Xt_ gm-z t_dj_z = (matrix[2] [0]) Xt_gm_x+(matrix[2] [I]) Xt_gm_y+(matrix[2] [2]) Xt_ gm-z t_dj_x為X2向坐標(biāo)、t_dj_y為Y2向坐標(biāo)、t_dj_z為Z2向坐標(biāo)； 步驟5 :根據(jù)步驟2得到的觀瞄儀基準(zhǔn)坐標(biāo)系相對(duì)大地坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度qs，qs y，建 立觀瞞儀基準(zhǔn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣matr [3] [3]，其中： matr [0] [0] = cos (qsy) matr[0] [1] = 0 matr [0] [2] = sin (qsy) matr [1] [0] = sin (qsx) X sin (qsy) matr [1] [1] = cos (qsx) matr [1] [2] = -sin (qsx) X sin (qsx) X cos (qsy) matr [2] [0] = -cos (qsx) X sin (qsy) matr [2] [1] = sin (qsx) matr [2] [2] = cos (qsx) X cos (qsy)； 步驟6 :根據(jù)步驟I得到的目標(biāo)在觀瞞儀基準(zhǔn)坐標(biāo)系中坐標(biāo)值t_gm_x、t_gm_y、t_gm_z 和步驟5得到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣matr [3] [3]，得到目標(biāo)在大地坐標(biāo)系0:xyz下的坐標(biāo)值： t_dd_x = (matr[0] [0]) Xt_gm_x+(matr[0] [I]) Xt_gm_y+(matr[0] [2]) Xt_gm_z t_dd_y = (matr[l] [0]) Xt_gm_x+(matr[1] [I]) Xt_gm_y+(matr[1] [2]) Xt_gm_z t_dd_z = (matr[2] [0]) Xt_gm_x+(matr[2] [I]) Xt_gm_y+(matr[2] [2]) Xt_gm_z ； t_dd_x為X向坐標(biāo)、t_dd_y為Y向坐標(biāo)、t_dd_z為Z向坐標(biāo)^
【專利摘要】本發(fā)明提出一種車載桅桿傾斜量校正方法，在桅桿的底部及頂部安裝基面上分別安裝了兩個(gè)高精度傾斜傳感器，其中傾斜傳感器C1安裝在車體基面上，傾斜傳感器C2安裝在觀瞄儀安裝基面上，C1、C2的安裝方向嚴(yán)格一致，通過傾斜傳感器C1與C2輸出的y向和x向的傾斜值進(jìn)行比較，將觀瞄儀軸角角度與傾斜傳感器C2和C1的側(cè)傾值結(jié)合換算到車體基面上，將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)控制板進(jìn)行極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等運(yùn)算，參與系統(tǒng)測(cè)角輸出修正，使桅桿帶來的俯仰誤差不大于0.1mil，用這個(gè)最終計(jì)算的結(jié)果來作為導(dǎo)彈彈架運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)，指導(dǎo)導(dǎo)彈彈架運(yùn)動(dòng)到指定位置，對(duì)指定目標(biāo)進(jìn)行攻擊。
【IPC分類】G01C9-00, G01C1-00
【公開號(hào)】CN104634311
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510078542
【發(fā)明人】彭富倫, 王靜, 周麗華, 徐姣杰, 李瓊, 李潔
【申請(qǐng)人】西安應(yīng)用光學(xué)研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日