基于全站仪的布扫雷及破障装备定向器精度检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于全站仪的布扫雷及破障装备定向器精度检测方法，利用全站仪进行布扫雷及破障装备定向器精度检测，通过光学望远镜，瞄准空间指定点，测得其水平角和天顶角，仪器发射激光束照在指定点上，测得指定点与仪器间的距离，之后经过空间点坐标的解算、空间线段角度的解算，给出定向器高低角和方向角，并和相应定向器精度检测项目比较，给出检测结果；该方法检测精度更高、自动化程度更高，并且成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术用于布扫雷及破障装备定向器精度的检测，也可应用于部队或者地方大型构件空间坐标变化的精度测量。
技术介绍
随着武器装备指挥自动化程度不断提高，越来越多的布扫雷及破障装备自动控制系统配备了主控计算机、伺服系统、角度传感器等组件，实现了自动调炮等数字化操作功能，有效地提高了操瞄精度。对于定向器射角和射向的检验和校正是布扫雷及破障装备射击指挥系统的基本要求。为了保证自动控制系统具有较高的精度，在维修保养和日常使用时需要检测仪器和工具进行测量校准。布扫雷及破障装备定向器精度的检测，目前常用的检测方法有传统检测方法、激光技术检测法、CCD技术检测法、经纬仪技术检测法等。在传统检测方法中，零位检测用水准仪，零线、平行度检测用“远方瞄准点法”或“检查靶法”，射角不一致量检测用象限仪，炮身偏移量检测用“挂铅垂线法”，调炮精度检测用方向盘和水准仪，这些传统方法存在以下缺点和不足：检查靶摆放要求精度较高，垂直方向误差难以克服；对场地要求较高，比如空间大小、光线强度；操作需要较多人员，需要人工多次瞄准，费时费力；在能见度低时，从击针孔看不清瞄准点或十字线，造成人眼疲劳；容易产生人为操作误差，影响检测精度。针对传统方法的某些不足，国内不同单位也做过一定的改进和新方法探索。对于炮身偏移量检测有零线激光通用检测设备，其核心是在定向器口部中心位置放置激光定向仪发射激光束，代替定向器轴线，对准置于定向器尾部的铅垂线。装定并赋予定向器不同射角时，定向器有一定的偏移量，并且激光束会偏离铅垂线，打方向机转动定向器使激光束重新对准定向器尾部的铅垂线，消除了炮身偏移量，从周视瞄准镜即可读出炮身轴线的“净偏移量”。但这种方法检测项目单一，缺乏通用性，仅可在一定范围内使用。应用激光技术检测零位和零线，用激光束近似代替定向器轴线，之后和周视瞄准镜一起瞄准前方的瞄准靶进行检测规正。其好处是以激光束瞄准代替人眼瞄准，解除了人眼疲劳，速度快、直观、准确，免除了贴定向器口十字线的工作，但是这种方法实质仍是传统的检查靶法，仍然存在着检查靶放置不当等因素带来的误差。CCD是上世纪70年代发展起来的新型半导体光电转换器件。随着科学技术的发展，CCD的生产制造日臻成熟，价格大幅度降低。CCD作为一种自动扫描式光接收器件，在许多领域得到了应用，特别是几何尺寸测量和位置测量等。基于CCD技术的偏离角测量方法，将固定在地面上的激光面光源铅垂发射出的光线作为测量基准，通过测量激光光斑在高精度CCD传感器上的位置变化，得到定向器在水平面的直线位移量，结合倾角传感器测得定向器高低角的变化，通过三角形相似原理得到定向器偏离角的解算公式，也就是计算出炮身偏移量。这种方法测试精度较高，自动化程度高，但是在初始测量前，对传感器的安装位置和线光源激光器布置要进行比较高精度的对正，这个过程较复杂，容易产生误差，影响测量精度。经纬仪测量系统是由两台以上高精度电子经纬仪、基准尺、通讯接口和联机电缆及微机等构成的空间角度测量系统，是在大尺寸空间测量领域应用最早和最多的一种系统。该系统测量范围较大(两m至几十m)，是光学、非接触式测量方式，测量精度比较高，在20m范围内的坐标测量精度可达10um/m。基于双经纬仪测量系统的空间坐标解算的调炮精度检测方法，对双经纬仪测量系统的空间坐标系建立和调炮精度检测作了初步探讨，有着一定的理论意义和工程实用价值。但对于空间角度的计算并未给出合理、完整的推导，需要进一步的理论分析计算。因此，进行布扫雷及破障装备定向器精度检测系统的探索研究，无论从理论上还是在军事价值上都有着深远的意义。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种检测精度更高、自动化程度更高，并且成本低的基于全站仪的布扫雷及破障装备定向器精度检测方法。技术方案：一种基于全站仪的布扫雷及破障装备定向器精度检测方法，包括以下步骤：步骤1，将布扫雷及破障装备定向器轴线进行延长，并选取其上任意两点作为指定点；步骤2，通过全站仪上的光学望远镜，分别瞄准两指定点，测得两指定点的空间水平角和天顶角，得到两指定点的空间坐标值；步骤3，利用全站仪发射激光束照在两指定点上，测得两指定点与全站仪间的距离；步骤4，经过指定点空间坐标的解算、两指定点间线段角度的解算，得出定向器的高低角和方向角；步骤5，并和布扫雷及破障装备仪表显示的定向器高低角值和方向角值进行比较，得出检测结果。具体地，所述空间指定点坐标的解算方法如下，以全站仪中心为原点O，全站仪水平角为零的方向为x轴，以铅垂方向为z轴，根据右手法则确定y轴，建立空间直角坐标系，当全站仪对准坐标空间内点M(xM，yM，zM)时，可以测得该空间指定点的水平角α、天顶角β和斜距D，得到M点的空间坐标值为：xM=DsinβcosαyM=DsinβsinαzM=Dcosβ---(1).]]>具体地，所述步骤3中高低角算法如下，设空间被测线段上两个点用a和b表示，用全站仪分别测得a、b两点的水平角、天顶角和斜距，即a(α1，β1，D1)、b(α2，β2，D2)，由公式1求得a、b两点的坐标值，即a(xa，ya，za)、b(xb，yb，zb)；将被测线段上两个点a和b连成的线段ab向水平面xOy投影，线段ab与水平面的夹角即为空间线段的高低角θ；由空间位置关系，求得线段的高低角θ为：θ=arcsinza-zb(xa-xb)2+(ya-yb)2+(za-zb)2---(2).]]>具体地，所述步骤3中方向角算法如下，将线段ab向水平面xOy投影，线段与x轴的夹角，即方向角；由空间位置关系，求得线段的方向角φ为：有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点在于：针对布扫雷及破障装备定向器精度检测需求，在工业级全站仪选型的基础上，设计了布扫雷及破障装备定向器精度检测硬件方案，研制了基于全站仪的布扫雷及破障装备定向器精度检测方法，通过本方法实现了零位、零线、平行度、射角不一致、炮身偏移、调炮精度等性能参数的检测，克服了传统方法器材繁多、过程冗长等不足，具有通用性强、测量精度高、自动化程度高的优点。附图说明图1是本专利技术所述的零位检测示意图；图2是本专利技术所述的零线检测、平行度检测示意图；图3是本专利技术所述的射角不一致量、炮身偏移量、调炮精度检测示意图；图4是全站仪空间坐标系；图5是空间线段高低角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全站仪的布扫雷及破障装备定向器精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将布扫雷及破障装备定向器轴线进行延长，并选取其上任意两点作为指定点；步骤2，通过全站仪上的光学望远镜，分别瞄准两指定点，测得两指定点的空间水平角和天顶角，得到两指定点的空间坐标值；步骤3，利用全站仪发射激光束照在两指定点上，测得两指定点与全站仪间的距离；步骤4，经过指定点空间坐标的解算、两指定点间线段角度的解算，得出定向器的高低角和方向角；步骤5，并和布扫雷及破障装备仪表显示的定向器高低角值和方向角值进行比较，得出检测结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于全站仪的布扫雷及破障装备定向器精度检测方法，其特征在于，
包括以下步骤：
步骤1，将布扫雷及破障装备定向器轴线进行延长，并选取其上任意两点作
为指定点；
步骤2，通过全站仪上的光学望远镜，分别瞄准两指定点，测得两指定点的
空间水平角和天顶角，得到两指定点的空间坐标值；
步骤3，利用全站仪发射激光束照在两指定点上，测得两指定点与全站仪间
的距离；
步骤4，经过指定点空间坐标的解算、两指定点间线段角度的解算，得出定
向器的高低角和方向角；
步骤5，并和布扫雷及破障装备仪表显示的定向器高低角值和方向角值进行
比较，得出检测结果。
2.根据权利要求1所述的基于全站仪的布扫雷及破障装备定向器精度检测
方法，其特征在于：所述空间指定点坐标的解算方法如下，以全站仪中心为原
点O，全站仪水平角为零的方向为x轴，以铅垂方向为z轴，根据右手法则确定
y轴，建立空间直角坐标系，当全站仪对准坐标空间内任意点M(xM，yM，zM)
时，可以测得该空间指定点的水平角α、天顶角β和斜距D，得到M点的空间
坐标值为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建虎，安立周，王海涛，姬慧勇，曾拥华，王小龙，唐建，谭华，高立，唐俊刚，韩涛，张鹏亮，
申请(专利权)人：袁建虎，
类型：发明
国别省市：江苏;32