火箭瞄準系統通過瞄準標尺和基準點獲取基準方位的方法與流程
2023-09-15 09:19:40 2
本發明涉及一種光電測量方法，特別是涉及一種方位角的光電測量方法。
背景技術：
新一代火箭總體方案與現役火箭設計存在差異。要求在發射場無人值守情況下持續監視箭體瞄準角度，直至到發射點火時刻。現有火箭瞄準系統無法滿足瞄準需求。實踐中，火箭通過慣性單元進行導航，慣性單元器件外殼裝配直角稜鏡，即火箭瞄準稜鏡(也稱慣組稜鏡)，火箭起飛前，通過地面瞄準設備，測量並計算獲得該直角稜鏡法平面與大地北(N)的方位夾角，即可完成地面瞄準工作。如何快速準確的將發射瞄準的基準方位測得並準確傳遞到勤務塔上的瞄準間內，並賦予地面瞄準設備，是需要新的火箭總體方案改進的瞄準關鍵技術。在火箭勤務塔上，用地面瞄準設備，通過發射、接收瞄準光束，對火箭瞄準稜鏡法平面與大地北的方位夾角進行測量，並將基準方位數據傳遞給火箭控制系統，就是確定瞄準設備發射的瞄準光束(即瞄準光軸)與大地北的方位夾角。(光電)瞄準儀可用於精確角度測量，通過與基準點或檢查點的標杆儀光學準直，完成基準方位引入功能。直角稜鏡可以與光源配合形成穩定的光軸，可以用作基準方位的儲備稜鏡，以便於當基準點或檢查點被火箭遮擋時，瞄準儀可直接通過直角稜鏡獲得基準方位。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種火箭瞄準系統在勤務踏上通過瞄準標尺和基準點獲取基準方位的方法，利用瞄準標尺和基準點解決無法在較高的勤務塔上快速準確測得並傳遞基準方位的技術問題。本發明的火箭瞄準系統通過瞄準標尺和基準點獲取基準方位方法，包括準備步驟和測量步驟，其中準備步驟包括：在勤務塔上瞄準間內固定直角稜鏡，利用直角稜鏡給出參考光軸；沿參考光軸方向設置瞄準標尺的長橫刻線，確定瞄準標尺的長橫刻線與短豎刻線形成的順序瞄準點；在勤務塔外間距400至500米地面上設置間隔的基準點和檢查點；瞄準標尺上每個瞄準點與基準點的大地方位角，與檢查點的大地方位角數據預先測繪標定並保持有效；在基準點和檢查點上分別設立標杆儀，通過調整標杆儀水平位置，使標杆儀中心鉛垂線與基準點或檢查點重合；瞄準儀與選定瞄準點對心，使瞄準儀迴轉軸中心的投影與選定瞄準點重合；通過瞄準儀測得檢查點、基準點、慣組稜鏡、大地方位角間的角度差異，形成換算為箭體的基準方位角的測量步驟。所述測量步驟包括：通過瞄準儀瞄準檢查點的標杆儀，光學準直，獲得檢查點大地方位角Ajc，與測繪標定數據校驗獲得測量初始誤差；通過瞄準儀瞄準基準點的標杆儀，光學準直，獲得基準點角度數據與測繪標定校驗換算獲得基準方位角度Ajz；通過瞄準儀瞄準慣組稜鏡，獲得準直偏差角β；通過瞄準儀獲得瞄準慣組稜鏡和瞄準基準點間的方位旋轉角α；基準方位角度Ajz與慣組稜鏡之間的方位夾角θ，以及慣組稜鏡的瞄準初始方位角Amz根據以下公式獲得：θ＝a+β…………………………………………………………………(2)。所述瞄準標尺由一條長橫刻線和數條短豎刻線構成，每個短豎刻線與長橫刻線的垂直交點就是一個瞄準點，刻線寬度0.5mm，豎刻線間距50mm。所述基準點、檢查點分別由寬度0.5mm的刻線構成。所述基準點和檢查點上設立的標杆儀標杆直徑為40mm，標杆上沿標杆走向安裝一排LED燈。本發明的火箭瞄準系統通過瞄準標尺和基準點獲取基準方位(瞄準初始方位角)的方法能達到基準方位高精度傳遞的目的，滿足了運載火箭地面瞄準設備使用要求。附圖說明圖1為本發明火箭瞄準系統通過瞄準標尺和基準點獲取基準方位方法中利用瞄準標尺和基準點獲得並傳遞角度的測量示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。結合圖1所示，本發明的獲取基準方位方法主要包括以下準備步驟：在勤務塔上瞄準間內固定直角稜鏡02，利用直角稜鏡02給出參考光軸(即直角稜鏡02法線方向)；沿參考光軸方向設置瞄準標尺04的長橫刻線，確定瞄準標尺的長橫刻線與短豎刻線形成的順序瞄準點；在勤務塔外間距400至500米地面上設置間隔的基準點05和檢查點06；瞄準標尺上每個瞄準點與基準點05的大地方位角，與檢查點06的大地方位角數據預先測繪標定並保持有效；在基準點05和檢查點06上分別設立標杆儀，通過調整標杆儀水平位置，使標杆儀中心鉛垂線與基準點05或檢查點06重合；瞄準儀03與選定瞄準點對心使瞄準儀迴轉軸中心的投影與選定瞄準點重合；瞄準儀先與標杆光學準直,再與直角稜鏡準直,進而測量出瞄準點與基準點(05)的連線與直角稜鏡(02)法線間的方位夾角；準備步驟為具體的，可進一步優化的測量步驟提供了快速測量和參數角度轉換的必要物理參照基礎，為進一步提高測量精度的算法保留了與大地方位角的映射關係。通過瞄準儀測得檢查點、基準點、慣組稜鏡、大地方位角間的角度差異，形成換算為箭體的基準方位角的測量步驟。本發明的獲取基準方位方法主要包括以下測量步驟：通過瞄準儀03瞄準檢查點06的標杆儀，光學準直，獲得檢查點大地方位角Ajc，與測繪標定數據校驗獲得測量初始誤差；通過瞄準儀03瞄準基準點05的標杆儀，光學準直，獲得基準點角度數據與測繪標定校驗換算獲得基準方位角度Ajz；通過瞄準儀03瞄準慣組稜鏡01，獲得準直偏差角β；通過瞄準儀03獲得瞄準慣組稜鏡01和瞄準基準點05間的方位旋轉角α；基準方位角度Ajz與慣組稜鏡01之間的方位夾角θ，以及慣組稜鏡01的瞄準初始方位角Amz根據以下公式獲得：θ＝a+β…………………………………………………………………(2)本發明的火箭瞄準系統在較高勤務塔上通過瞄準標尺和基準點獲取基準方位的方法可以實現超高測量精度，角度誤差小，測量持續性好。採用本方法，可以將火箭慣組稜鏡的大地方位快速映射在平面象限內完成數據轉換傳遞。本發明獲取基準方位方法中使用的瞄準標尺04由一條長橫刻線和數條短豎刻線構成，每個短豎刻線與長橫刻線的垂直交點就是一個瞄準點，刻線寬度0.5mm，豎刻線間距50mm，根據具體瞄準範圍確定瞄準標尺橫刻線長度和瞄準點的數量。基準點、檢查點分別由寬度0.5mm的刻線構成。基準點和檢查點上設立的標杆儀標杆直徑為40mm，以與瞄準儀目視分劃板寬度匹配為準。為了滿足夜間工作需求，標杆上沿標杆走向安裝一排LED燈。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。