【技术实现步骤摘要】
本申请涉及目标地理定位，尤其涉及一种基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法。
技术介绍
1、光电载荷与惯导的结合能够实现目标地理定位功能。在理想情况下，光电载荷瞄准线坐标系应该与惯导坐标系重合。但在惯导的安装过程中，不可避免地与光电载荷之间存在一定的安装误差，造成二者不能完全重合，即这两个坐标系之间存在的安装误差角出现了坐标旋转，这给目标定位带来了误差。为了提高目标定位精度，就需要对惯导和光电载荷之间的安装误差进行标定，从而能够对安装误差进行修正，但现有的标定方法及存在的问题如下：
2、第一种标定方法依靠光电载荷和惯导结构的设计加工，该标定方法对结构设计、加工和装配要求很高，带来高昂的成本。同时，该标定方法在进行多次机械基准转换后，存在的安装误差仍不能得到保证。
3、第二种是经纬仪标定方法，即在惯导的基准面上贴反射镜，利用经纬仪标定惯导和光电载荷之间的安装误差。经纬仪标定方法存在很多缺点：首先，这种标定方法必须要求惯导有基准面，但实际情况是很多惯导并不存在基准面；其次，要求惯导和光电载荷的安装位置距离较近，标定时需要对经纬仪和反射镜进行自准直，以及用光电载荷瞄准经纬仪；最后，该标定方法的标定环节过多，因此引入的误差源较多，标定精度不高。
4、第三种是平行光管标定方法，该标定方法在标定前需要对平行光管的偏航角、姿态角等角度进行标校，条件要求较高。并且平行光管的角度标校误差也成为了目标定位的一个误差源。
5、第四种是在外场进行挂飞实验时，无人机携带惯导和光电载荷，惯导用于实时记
6、因此，为了标定惯导和光电载荷之间的安装误差，提高目标定位精度，就有必要提出一种方案以改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
7、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，该方法包括以下步骤：
2、获取某一地标在空间大地坐标系中的位置数据，所述位置数据包括所述地标的经度、纬度和高度；
3、利用光电载荷瞄准所述地标，并记录此时的状态参数，所述状态参数至少包括所述光电载荷的框架角的初始方位角和初始俯仰角；
4、结合所述状态参数，将所述地标的所述位置数据依次进行多个坐标系的转换，并进行相应地计算，得到所述光电载荷的所述框架角的转换方位角和转换俯仰角；
5、计算所述初始方位角与所述转换方位角的方位误差角，以及所述初始俯仰角和所述转换俯仰角的俯仰误差角；
6、利用所述方位误差角和所述俯仰误差角对所述光电载荷的所述框架角进行修正，完成标定操作。
7、本申请的一示例性实施例中，所述获取某一地标在空间大地坐标系中的位置数据的步骤包括：利用高精度gps对所述地标进行测量，得到所述位置数据。
8、本申请的一示例性实施例中，所述状态参数包括所述初始方位角、所述初始俯仰角、惯导航向角，惯导姿态角和惯导位置数据；
9、其中，所述惯导姿态角包括惯导俯仰角和惯导横滚角；所述惯导位置数据包括惯导的经度、纬度和高度。
10、本申请的一示例性实施例中，所述结合所述状态参数，将所述地标的所述位置数据依次进行多个坐标系的转换，并进行相应地计算，得到所述光电载荷的所述框架角的转换方位角和转换俯仰角的步骤包括：
11、将所述地标的所述位置数据在地心坐标系中进行转换，得到所述地心坐标系中的地标坐标；
12、将所述地心坐标系中的地标坐标在相对坐标系中进行转换，得到所述相对坐标系中的地标坐标；
13、将所述相对坐标系中的地标坐标在东北天坐标系中进行转换，得到所述东北天坐标系中的地标坐标；
14、将所述东北天坐标系中的地标坐标在惯导坐标系中进行转换，得到所述惯导坐标系中的地标坐标；
15、利用所述惯导坐标系中的地标坐标计算所述转换方位角和所述转换俯仰角。
16、本申请的一示例性实施例中，所述空间大地坐标系的经度是空间点与参考椭球的自转轴所在面与所述参考椭球的起始子午面的夹角，所述空间大地坐标系的纬度是空间点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，所述空间大地坐标系的高度是空间点沿所述参考椭球的法线方向到所述参考椭球面的距离；所述地标在所述空间大地坐标系中的所述位置数据为(ld,bd,hd)t，其中，t表示矩阵的转置；
17、所述地心坐标系的原点为所述参考椭球的中心，所述地心坐标系的zd轴与所述参考椭球的旋转轴重合，向上为正，所述地心坐标系的xd轴为格林尼治子午面与地球赤道平面的交线，向外为正，所述地心坐标系的yd轴在所述赤道平面内，并与xd轴和zd轴形成右手坐标系；
18、所述地心坐标系中的地标坐标的计算公式为：
19、
20、其中，gx表示地心坐标系的xd轴的地标坐标，gy表示地心坐标系的yd轴的地标坐标，gz表示地心坐标系的zd轴的地标坐标，hd表示地标的高度，bd表示地标的纬度，ld表示地标的经度，a表示地球的赤道半径，b表示地球的极地半径，所述地心坐标系中的地标坐标为(gx,gy,gz)t。
21、本申请的一示例性实施例中，所述相对坐标系是为了实现所述东北天坐标系到所述地心坐标系的转换而自主定义的三维直角坐标系，所述相对坐标系的原点为惯导的质心在地球表面的投影，所述相对坐标系的xr轴与所述地心坐标系的xd轴平行且方向一致，所述相对坐标系的yr轴与所述地心坐标系的yd轴平行且方向一致，所述相对坐标系的zr轴与所述地心坐标系的zd轴平行且方向一致；
22、所述相对坐标系中的地标坐标的计算公式为：
23、
24、其中，(rx,ry,rz)t表示相对坐标系中的地标坐标，rx表示相对坐标系的xr轴的地标坐标，ry表示相对坐标系的yr轴的地标坐标，rz表示相对坐标系的zr轴的地标坐标，b表示惯导的纬度，l表示惯导的经度。
25、本申请的一示例性实施例中，所述东北天坐标系的原点为所述惯导的质心，所述东北天坐标系的xg轴指向正东，所述东北天坐标系轴的yg轴指向正北，所述东北天坐标系的zg轴沿着地垂线指向天空；
26、所述东北天坐标系中的地标坐标的计算公式为：
27、
28、其中，(nx,ny,nz)t表示东北天坐标系中的地标坐标，nx表示东北天坐标系的xg轴的地标坐标，ny表示东北天坐标系的yg轴的地标坐标，nz表示东北天坐标系的zg轴的地标坐标，h表示惯导的高度，表示东北天坐标系下的转换矩阵，
29、本申请的一示例性实施例中，所述惯导坐标系的原点是所述惯导的质心，所述惯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述获取某一地标在空间大地坐标系中的位置数据的步骤包括：利用高精度GPS对所述地标进行测量，得到所述位置数据。
3.根据权利要求2所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述状态参数包括所述初始方位角、所述初始俯仰角、惯导航向角，惯导姿态角和惯导位置数据；
4.根据权利要求3所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述结合所述状态参数，将所述地标的所述位置数据依次进行多个坐标系的转换，并进行相应地计算，得到所述光电载荷的所述框架角的转换方位角和转换俯仰角的步骤包括：
5.根据权利要求4所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述空间大地坐标系的经度是空间点与参考椭球的自转轴所在面与所述参考椭球的起始子午面的夹角，所述空间大地坐标系的纬度是空间点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，所述空间大地坐标
6.根据权利要求5所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述相对坐标系是为了实现所述东北天坐标系到所述地心坐标系的转换而自主定义的三维直角坐标系，所述相对坐标系的原点为惯导的质心在地球表面的投影，所述相对坐标系的Xr轴与所述地心坐标系的Xd轴平行且方向一致，所述相对坐标系的Yr轴与所述地心坐标系的Yd轴平行且方向一致，所述相对坐标系的Zr轴与所述地心坐标系的Zd轴平行且方向一致；
7.根据权利要求6所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述东北天坐标系的原点为所述惯导的质心，所述东北天坐标系的XG轴指向正东，所述东北天坐标系轴的YG轴指向正北，所述东北天坐标系的ZG轴沿着地垂线指向天空；
8.根据权利要求7所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述惯导坐标系的原点是所述惯导的质心，所述惯导坐标系的X轴指向惯导的安装平面的横轴线，所述惯导坐标系的Y轴指向惯导航向的安装平面的纵轴线，所述惯导坐标系的Z轴垂直于平面且指向天顶，并与X轴和Y轴构成右手坐标系；
9.根据权利要求8所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述转换方位角的计算公式为：
10.根据权利要求9所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述利用所述方位误差角和所述俯仰误差角对所述光电载荷的所述框架角进行修正，完成标定操作的步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述获取某一地标在空间大地坐标系中的位置数据的步骤包括：利用高精度gps对所述地标进行测量，得到所述位置数据。
3.根据权利要求2所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述状态参数包括所述初始方位角、所述初始俯仰角、惯导航向角，惯导姿态角和惯导位置数据；
4.根据权利要求3所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述结合所述状态参数，将所述地标的所述位置数据依次进行多个坐标系的转换，并进行相应地计算，得到所述光电载荷的所述框架角的转换方位角和转换俯仰角的步骤包括：
5.根据权利要求4所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的标定方法，其特征在于，所述空间大地坐标系的经度是空间点与参考椭球的自转轴所在面与所述参考椭球的起始子午面的夹角，所述空间大地坐标系的纬度是空间点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，所述空间大地坐标系的高度是空间点沿所述参考椭球的法线方向到所述参考椭球面的距离；所述地标在所述空间大地坐标系中的所述位置数据为(ld,bd,hd)t，其中，t表示矩阵的转置；
6.根据权利要求5所述基于地标的惯导和光电载荷之间安装误差的...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾兆辉，刘召庆，冯鲁，朱镭，解尧，金明鑫，李志宇，冯颖，李洁，张兰兰，
申请(专利权)人：西安应用光学研究所，
类型：发明
国别省市：
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