利用光电经纬仪测量坦克炮管空间指向的方法及装置

摘要

利用光电经纬仪测量坦克炮管空间指向的方法及装置，属于光电测量技术领域，为了快速、准确地获取坦克炮管轴线的高精度空间指向，炮管设置在坦克上，坦克上表面有三个特征点a、b、c，炮管上有两个特征点d、e，五特征点均能在第一光电经纬仪和第二光电经纬仪的交叉视场内成清晰的图像；时统终端既为第一光电经纬仪提供同步脉冲信号和时间信息，又为第二光电经纬仪提供同步脉冲信号和时间信息；中心计算机既接收第一光电经纬仪的编码器数据及特征点的脱靶量，又接收第二光电经纬仪的编码器数据及特征点的脱靶量，其经过数据处理后交会出特征点的位置信息，进而得到炮管轴线向量、坦克底盘及其垂直面的向量，可以解算出炮管的空间指向。

主权项

利用光电经纬仪测量坦克炮管空间指向的方法，其特征是，该方法包括以下步骤，步骤一，在带炮管（10）的坦克（9）的尾部上表面边沿选择两个特征点a、b，在特征点b同侧选择特征点c，使得特征点a、b、c组成的平面与坦克底盘平行；在坦克的炮管（10）上选择两个有一定距离的环带d、e；步骤二，在坦克（9）的侧后方布设光电经纬仪（1）和光电经纬仪（2），其坐标已知O_j(x_j,y_j,z_j)j＝1,2，二者相距一定距离，且步骤一所选的特征点在光电经纬仪（1）和光电经纬仪（2）视场内成清晰的图像；步骤三，调平光电经纬仪（1）和光电经纬仪（2），光电经纬仪（1）通过串行接口（5）接收时统终端（3）的同步脉冲信号，光电经纬仪（2）通过串行接口（6）接收时统终端（3）的同步脉冲信号，二者同时跟踪坦克的特征点a、b、c、d和e，并采集时间信息和编码器数据，提取五个特征点的脱靶量；步骤四，中心计算机（4）通过串行接口（7）接收光电经纬仪（1）的编码器数据及特征点的脱靶量，合成后得到特征点相对光电经纬仪（1）的真实角度(α_1i,λ_1i)i＝a,b,c,d,e；中心计算机（4）通过串行接口（8）接收光电经纬仪（2）的编码器数据及特征点的脱靶量，合成后得到特征点相对光电经纬仪（2）的真实角度(α_2i,λ_2i)i＝a,b,c,d,e；结合经纬仪的位置信息，利用公式①交会计算出坦克特征点的空间位置(x_i,y_i,z_i)；$\left\{\begin{array}{c}{m}_{1i}=\cos {\alpha }_{1i}(x_1-x_2)+\mathrm{tg}{\lambda }_{1i}(y_1-y_2)+\sin {\alpha }_{1i}(z_1-z_2)\\ m_{2i}=\cos {\alpha }_{2i}(x_2-x_1)+\mathrm{tg}{\lambda }_{2i}(y_2-y_1)+\sin {\alpha }_{2i}(z_2-z_1)\\ K_i={(\cos ({\alpha }_{2i}-{\alpha }_{2i})+\mathrm{tg}{\lambda }_{1i}\mathrm{tg}{\lambda }_{2i})}^2-{\sec }^2{\lambda }_{1i}{\sec }^2{\lambda }_{2i}\\ l_{1i}=\frac{m_{2i}(\cos ({\alpha }_{1i}-{\alpha }_{2i})+\mathrm{tg}{\lambda }_{1i}\mathrm{tg}{\lambda }_{2i})+m_{1i}{\sec }^2{\lambda }_{2i}}{K_i}\\ l_{2i}=\frac{m_{1i}(\cos ({\alpha }_{1i}-{\alpha }_{2i})+\mathrm{tg}{\lambda }_{1i}\mathrm{tg}{\lambda }_{2i})+m_{2i}{\sec }^2{\lambda }_{1i}}{K_i}\\ x_i=0.5(x_{1i}+l_{1i}\cos {\alpha }_{1i}+x_{2i}+l_{2i}\cos {\alpha }_{2i})\\ y_i=0.5(y_{1i}+l_{1i}\mathrm{tg}{\lambda }_{1i}+y_{2i}+l_{2i}\mathrm{tg}{\lambda }_{2i})\\ z_i=0.5(z_{1i}+l_{1i}\sin {\alpha }_{1i}+z_{2i}+l_{2i}\sin {\alpha }_{2i})\end{array}\right.$①；步骤五，中心计算机（4）依据特征点d、e确定炮管（10）轴线的方向向量$\overrightarrow{\mathrm{de}}=(x_e-x_d,y_e-y_d,z_e-z_d),$依靠a、b、c可得$\overrightarrow{\mathrm{ab}}=(x_b-x_a,y_b-y_a,z_b-z_a),$确定坦克（9）底盘的法向量为及坦克（9）底盘垂直面的法向量为，分别求解，于是利用公式②求得炮管（10）轴线的空间指向，高低角E和方位角A；$\left\{\begin{array}{cc}E=p& \\ A=q& q\ge 0\\ A=2\pi +q& q<0\end{array}\right.$②。