一种测量火炮身管空间姿态的解算方法技术

技术编号:39004387 阅读:18 留言:0更新日期:2023-10-07 10:35
本发明专利技术公开了一种测量火炮身管空间姿态的解算方法,包括基于光电跟踪的火炮身管空间角测量装置的安装准备;根据双天线北斗定向接收机输出的真北方位角、高低角以及激光测距模块测量高精度单轴伺服转台到靶板的距离计算获得火炮大致水平状态下的方位角和俯仰角;计算火炮高角状态的方位角、俯仰角以及火炮耳轴的横倾角。本发明专利技术利用姿态解算算法可以快速得到火炮身管在地理坐标系下的方位角和俯仰角。操作简单,自动化程度高,可有效避免人为操作误差。误差。误差。

【技术实现步骤摘要】
一种测量火炮身管空间姿态的解算方法


[0001]本专利技术涉及火炮身管空间角测量
,具体涉及一种测量火炮身管空间姿态的解算方法。

技术介绍

[0002]对火炮身管空间角进行精确测量是保证火炮各种部组件精确安装及调试的基础,也是火炮检查检验的必要环节。目前主要利用已知方位基准和双站经纬仪等设施设备对火炮身管进行光学瞄准测量来实现。该测量方案涉及穿瞄测量、贴标签、标定参数、观瞄测量、计算等步骤,其中穿瞄测量、标定参数操作步骤繁琐且复杂,涉及较深的理论知识,观瞄测量对操作的熟练程度要求较高。因此该测量方案对操作人员的技术水平要求较高,同时在操作过程中容易引入测量误差,自动化程度较低,不利于广泛推广和应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述问题,提供一种测量火炮身管空间姿态的解算方法。
[0004]本专利技术的上述目的通过以下技术手段实现:
[0005]一种测量火炮身管空间姿态的解算方法,包括以下步骤:
[0006]步骤1、基于光电跟踪的火炮身管空间角测量装置的安装准备;
[0007]步骤2、根据双天线北斗定向接收机输出的真北方位角、高低角以及激光测距模块测量高精度单轴伺服转台到靶板的距离计算获得火炮大致水平状态下的方位角和俯仰角;
[0008]步骤3、计算火炮高角状态的方位角、俯仰角以及火炮耳轴的横倾角。
[0009]如上所述步骤1包括以下步骤:
[0010]步骤1.1、将火炮停放在大致水平的场地上,将火炮身管打到大致水平状态;
[0011]步骤1.2、在火炮身管内安装空间角测量装置,同时观察水准气泡,在横滚方向转动整个空间角测量装置,直到水准气泡居中,并转动丝杆将空间角测量装置锁紧;
[0012]步骤1.3、在火炮身管正前方架设三脚架,安装十字靶板,使十字靶板面向火炮身管,调整十字靶板的十字横线水平,十字纵线铅垂,并连接安装第二北斗天线;
[0013]步骤1.4、连接计算机及供电电源,在计算机上观察CCD相机的图像;
[0014]步骤1.5、调整转轴的转角归零,调整火炮高低机,直到看到十字靶板的十字线进入CCD相机视场,然后同时微调火炮方向机和高低机使得十字靶板的十字线与CCD相机的十字线对齐。
[0015]如上所述步骤2的火炮大致水平状态下的方位角和俯仰角基于以下公式:
[0016]α=α

[0017][0018]式中:
[0019]α为火炮大致水平状态下身管轴线的方位角;
[0020]β为火炮大致水平状态下身管轴线的俯仰角;
[0021]L1为高精度单轴伺服转台中心到靶板十字中心的距离;
[0022]l1为第一北斗天线的电气相位中心到高精度单轴伺服转台中心的距离;
[0023]l2为第二北斗天线的电气相位中心到十字靶板的十字线中心的距离;
[0024]α

为双天线北斗定向接收机输出的真北方位角;
[0025]β

为双天线北斗定向接收机输出的俯仰角。
[0026]如上所述步骤3包括以下步骤:
[0027]步骤3.1、利用火炮随动调炮或打火炮高低机将火炮身管抬高一定角度,此时在火炮抬高的过程中,控制转轴转动,使得高精度单轴伺服转台连续低头,稳定后,测量十字靶板的十字线中心与CCD相机的十字线的纵刻线的距离,读取双天线北斗定向接收机输出的真北方位角和高低角,利用激光测距模块测量高精度单轴伺服转台到十字靶板的距离,读取转轴输出的角度值;
[0028]步骤3.2、根据下列公式计算得到火炮高角状态的方位角、俯仰角以及火炮耳轴的横倾角;
[0029][0030][0031][0032][0033]式中:
[0034]θ1为高精度单轴伺服转台的轴角编码器输出;
[0035]L2为高精度单轴伺服转台中心到靶板十字中心的距离;
[0036]X为调炮到位后CCD相机瞄准时的十字线的纵刻线到十字靶板的十字中心偏离的距离;
[0037]L为火炮回转中心到高精度单轴伺服转台中心的距离;
[0038]θ为火炮高低调炮的角度;
[0039]γ为火炮耳轴的横倾角;
[0040]α为火炮大致水平状态下身管轴线的方位角;
[0041]β为火炮大致水平状态下身管轴线的俯仰角;
[0042]α
t
为火炮高角状态下身管轴线的方位角;
[0043]β
t
为火炮高角状态下身管轴线的俯仰角。
[0044]本专利技术相对于现有技术,具有以下有益效果:
[0045]本专利技术利用姿态解算算法可以快速得到火炮身管在地理坐标系下的方位角和俯仰角。操作简单,自动化程度高,可有效避免人为操作误差。
附图说明
[0046]图1为本专利技术所用基于光电跟踪的火炮身管空间角测量装置的结构示意图;
[0047]图中,1

火炮身管(炮口端);2

顶块;3

楔形块;4

丝杆;5

基准端面;6

第一北斗天线;7

力矩电机;8

激光测距模块;9

十字靶板;10

第二北斗天线;11

凸起;12

计算机;13

支撑筒;14

轴角编码器;15

框架;16

水准气泡;17

CCD相机;18

转轴;19三脚架。
具体实施方式
[0048]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术,下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。
[0049](一)结构组成与连接关系
[0050]一种基于光电跟踪的火炮身管空间角测量装置(以下简称空间角测量装置)。主要包括身管轴线引出机构、高精度单轴伺服转台、双天线北斗定向接收机、CCD相机、激光测距模块、水准气泡、靶板及计算机。
[0051]身管轴线引出机构由火炮身管1的炮口端插入火炮身管内部,与火炮身管内壁紧配合且固连。高精度单轴伺服转台与身管轴线引出机构固连。激光测距模块、CCD相机、水准气泡安装在高精度单轴伺服转台上。靶板架设在火炮身管正前方50米处。双天线北斗定向接收机的两个北斗天线分别安装在高精度单轴伺服转台和靶板的上方。计算机通过线缆与高精度单轴伺服转台连接。
[0052]下面介绍各个组成部分的结构与作用
[0053]1.身管轴线引出机构
[0054]身管轴线引出机构包括支撑筒13、凸起11、顶块2、楔形块3、基准端面5和丝杆4。本实施例中,凸起11有4个,2个凸起11为一本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量火炮身管空间姿态的解算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、基于光电跟踪的火炮身管空间角测量装置的安装准备,所述火炮身管空间角测量装置包括身管轴线引出机构、单轴伺服转台,所述身管轴线引出机构固定在炮管内,所述单轴伺服转台与所述身管轴线引出机构固连,所述单轴伺服转台安装有水准气泡、CCD相机和激光测距模块;步骤2、根据双天线北斗定向接收机输出的真北方位角、高低角以及激光测距模块测量单轴伺服转台到靶板的距离计算获得火炮大致水平状态下的方位角和俯仰角;其中,所述双天线包括第一北斗天线和第二北斗天线,分别安装在单轴伺服转台上方和十字靶板上方;步骤3、计算火炮高角状态的方位角、俯仰角以及火炮耳轴的横倾角;所述步骤1包括以下步骤:步骤1.1、将火炮停放在大致水平的场地上,将火炮身管打到大致水平状态;步骤1.2、在火炮身管内安装空间角测量装置,同时观察水准气泡,在横滚方向转动整个空间角测量装置,直到水准气泡居中,并转动丝杆将空间角测量装置锁紧;步骤1.3、在火炮身管正前方架设三脚架,安装十字靶板,使十字靶板面向火炮身管,调整十字靶板的十字横线水平,十字纵线铅垂,并连接安装第二北斗天线;步骤1.4、连接计算机及供电电源,在计算机上观察CCD相机的图像;步骤1.5、调整单轴伺服转台的转轴的转角归零,调整火炮高低机,直到看到十字靶板的十字线进入CCD相机视场,然后同时微调火炮方向机和高低机使得十字靶板的十字线与CCD相机的十字线对齐;所述步骤2的火炮大致水平状态下的方位角和俯仰角基于以下公式:α=α

式中:α为火炮大致水平状态下身管轴线...

【专利技术属性】
技术研发人员:李国栋李哲王向进张玺刘珍珠张志璐
申请(专利权)人:中国人民解放军陆军工程大学
类型:发明
国别省市:

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