一种惯组光学瞄准棱镜安装误差的标定方法

摘要

本发明提供了一种惯组光学瞄准棱镜安装误差的标定方法。该标定方法通过绕惯组光学瞄准棱镜的棱线转动几个位置，各个位置上使用固定在一处位置的自准直经纬仪与惯组光学瞄准棱镜准直。惯组的相对姿态依靠惯性导航解算提供，经纬仪视准轴的相对姿态可由码盘读数计算获得。依据各个位置上经纬仪与惯组光学瞄准棱镜准直的初始条件，建立包含惯组光学瞄准棱镜安装误差Z₀(偏转量)、Y₀(倾斜量)的多元超定方程组，求解多元超定方程组即可获取惯组光学瞄准棱镜的安装误差Y₀、Z₀。本发明的惯组转动过程中的姿态由惯性导航解算给出，转动过程可在普通平台上手动完成，对测试设备要求低，易于实现，标定参数全面，具有较强的通用性。

主权项

一种惯组光学瞄准棱镜安装误差的标定方法，采用自准直经纬仪与惯组光学瞄准棱镜准直的方式进行标定，其特征在于标定过程中，惯组在各个标定位置上的相对姿态由惯性导航解算得出，通过以下步骤实现：(1)惯组放置在平台上，自准直经纬仪架设在惯组光学瞄准棱镜的正前方，且能够引入北向方位基准的位置，自准直经纬仪视准轴与惯组光学瞄准棱镜等高，距离0.5m～5m均可，惯组光学瞄准棱镜的棱线竖直，通光面朝向自准直经纬仪，调平自准直经纬仪。(2)连接惯组电缆通电加温至工作温度，启动惯组数据采集。(3)规划标定过程中的惯组静止位置，静止位置不少于3个。(4)在第1个静止位置，操作自准直经纬仪分别用正镜和倒镜与惯组光学瞄准棱镜准直，采集记录自准直经纬仪正镜的水平盘、竖盘读数H_L1、V_L1，倒镜水平盘、竖盘读数H_R1、V_R1。操作自准直经纬仪正镜瞄准北向方位基准，记录自准直经纬仪正镜的水平盘读数H_LB和北向方位基准的北向方位角B₀。(5)在第i个静止位置，操作自准直经纬仪分别用正镜和倒镜与惯组光学瞄准棱镜准直，采集记录自准直经纬仪正镜的水平盘、竖盘读数H_Li、V_Li，倒镜水平盘、竖盘读数H_Ri、V_Ri，测量完毕后，旋转惯组到下一位置，重复该步骤测量，直到最后一个位置测量完毕，当最后一个位置测量完毕后，停止惯组数据采集。(6)利用标定过程中惯组采集的数据进行导航计算。(7)计算第1位置时自准直经纬仪视准轴的北向方位角S_T1，计算各个位置T系(自准直经纬仪坐标系)到L系的转角α_i和自准直经纬仪视准轴的俯仰角β_i，计算方法如下：S_T1＝B₀+H_L1‑H_LB$H_i=\left\{\begin{array}{cc}\frac{H_{Li}+H_{Ri}-\pi }{2}& (H_{Li}<H_{Ri})\\ \frac{H_{Li}+H_{Ri}+\pi }{2}& (H_{Li}>H_{Ri})\end{array}\right.$${\alpha }_i=\left\{\begin{array}{c}{S}_{M1}-S_{T1}+2k_1\pi (i=1)\\ {\alpha }_1+(H_i-H_1)+2k_i\pi (i\ne 1)\end{array}\right.$${\beta }_i=\frac{V_{Ri}-V_{Li}-\pi }{2}$式中：k_i的取值为整数，其取值需保证α_i的取值范围在(‑π，π]；S_T1为第1位置自准直经纬仪正镜准直时，其视准轴的北向方位角；S_M1为第1位置M系‑Y轴的北向方位角；B₀为北向方位基准的北向方位角；H_LB为自准直经纬仪正镜瞄准北向方位基准时的水平盘读数；H_Li、H_Ri分别为第i位置时，自准直经纬仪正镜、倒镜的水平盘读数；V_Li、V_Ri分别为第i位置时，自准直经纬仪正镜、倒镜的竖盘读数；α_i为第i位置时，T系绕Z轴沿最短路径转动到与L系重合时转动的角度；β_i为第i位置时，自准直经纬仪视准轴俯仰角，在水平面上方为正，水平面下方为负。(8)根据各个位置上，惯性导航解算出惯组的相对基准和自准直经纬仪保持的相对基准，结合各个位置上自准直经纬仪视准轴与惯组光学瞄准棱镜准直的条件，建立包含惯组光学瞄准棱镜安装误差倾斜量Y₀、偏转量Z₀的多元超定方程：[Y₀sin(γ_i‑α_i)+Z₀cos(γ_i‑α_i)+ψ_icosα_i‑θ_isinα_i]＝β_i式中：Y₀、Z₀分别为惯组光学瞄准棱镜安装误差的倾斜量和偏转量，即惯组光学瞄准棱镜的安装误差；ψ_i、θ_i、γ_i为i位置时，L系到M系的姿态矩阵对应的欧拉角，转动顺序为Z、Y、X；α_i为第i位置时，T系绕Z轴沿最短路径转动到与L系重合时转动的角度；β_i为第i位置时，自准直经纬仪视准轴的俯仰角。(9)求解多元超定方程：[Y₀sin(γ_i‑α_i)+Z₀cos(γ_i‑α_i)+ψ_icosα_i‑θ_isinα_i]＝β_i，获取惯组光学瞄准棱镜的安装误差Y₀、Z₀。