一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法技术

技术编号:20113979 阅读:19 留言:0更新日期:2019-01-16 11:26
本发明专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法,能解决现有技术条件下难以在复杂环境下对空间六自由度车载雷达天线位姿偏差的实时测量及对接,结构简单,精度高,成本低。步骤如下:固定固定天线阵面;测量移动天线阵面与固定天线阵面之间相对X轴和Y轴的偏角,调整至平行;测量移动天线阵面与固定天线阵面绕Z轴方向的夹角,调整至平行;粗测量移动天线阵面与固定天线阵面在X轴方向和Z轴方向的距离,调整至高度近似等高,前后近似对齐;精测量移动天线阵面与固定天线阵面在X轴方向和Z轴方向的距离,调整至高度等高,前后对齐;测量移动天线阵面与固定天线阵面在Y轴方向的距离,调整至在Y轴方向的距离为0。

A Method for Measuring and Docking Antenna Posture Deviation of Space Six-DOF Vehicle-borne Radar

The invention provides a method for measuring and docking antenna position and attitude deviation of space six-degree-of-freedom vehicle-borne radar, which can solve the problem of real-time measurement and docking of antenna position and attitude deviation of space six-degree-of-freedom vehicle-borne radar in complex environment under existing technical conditions, and has simple structure, high precision and low cost. The steps are as follows: fixing the fixed antenna front; measuring the deviation angle between the mobile antenna front and the fixed antenna front relative to the X-axis and Y-axis, adjusting it to parallel; measuring the angle between the mobile antenna front and the fixed antenna front in the Z-axis direction, adjusting it to parallel; roughly measuring the distance between the mobile antenna front and the fixed antenna front in the X-axis direction and Z-axis direction, adjusting it to approximately equal height before. Rear approximate alignment; precise measurement of the distance between mobile antenna and fixed antenna array in the X-axis direction and Z-axis direction, adjust to the height of equal height, alignment before and after; measure the distance between mobile antenna array and fixed antenna array in the Y-axis direction, adjust the distance to 0 in the Y-axis direction.

【技术实现步骤摘要】
一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法
本专利技术属于车载雷达天线测量及对接方法领域,更具体的说,涉及一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法。
技术介绍
现代科学技术的发展,在航空、航天、机床及自动化装备等众多领域内,机器自身的空间六自由度位置定位的应用技术应用越来越广泛,并且要求越来越高。对空间一物体,不仅要测量它的某一自由度指标,而且要求精确检测其空间位置。要想知道空间物体的六个自由度,及沿X、Y、Z三个坐标方向的位移计绕三个坐标方向的转角α、β、γ。目前国内外对物体的六自由度位姿已进行了较为深入的研究并开发出了相应的测量系统。对物体的六自由度位姿测量主要通过GPS技术、磁场感应技术、图像视觉处理技术及直接接触式测量集中方式实现。目前,在GPS技术方面,美国的Adroit公司推出的AdroitADS姿态测量系统,TRIMBLE公司推出的MS860定位与字条测量系统;在应用磁场感应技术方面,美国的WilliamR.Patterson等人开发出用于测量远距离物体位置与角度的磁性追踪系统;在应用图像视觉处理技术方面,美国的perceptron、faro公司,英国的3DScanners公司均开发了相应的视觉测量系统。GPS技术适用于在视野开阔、障碍物较少的地区进行定位测量,尤其不适于进行室内位姿测量;磁感应原理由于其检测原理的限制,易受来自于周围环境磁场的影响,因此并不适于进行复杂条件下物体位姿的测量。直接接触式六自由度位姿测量技术由于其结构的局限,并不能运用于大型设备的位姿测量,且应用场合十分有限。现有的测量方式精度较低,成本较高,且难以实现六自由度的同时监控测量。综合考虑功能要求、工作环境和成本等因素,本专利技术设计了一套低成本的空间位姿精确测量方案,提出了一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法。综合采用CCD相机、PSD传感器、激光测距仪和倾角传感器,实现移动装置相对于固定装置的空间位姿偏差测量及对接。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法,能够解决现有技术条件下难以在实际情况下对空间六自由度车载雷达天线位姿偏差的实时测量及对接,且结构简单,精度高,成本低。为解决上述技术问题,本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法包括如下步骤:S1、固定固定天线阵面,并以固定天线阵面为基准;S2、测量移动天线阵面与固定天线阵面之间相对X轴和Y轴的偏角Δβ和Δα,并根据测量结果将移动天线阵面调整至与固定天线阵面平行状态;S3、测量移动天线阵面与固定天线阵面在绕Z轴方向的夹角θ,并根据测量结果将θ调整为0°,即移动天线阵面与固定天线阵面平行;S4、粗测量移动天线阵面与固定天线阵面在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXt和ΔZt,并根据测量结果调整移动天线阵面与固定天线阵面在高度方向上近似等高,前后方向上近似对齐;S5、精测量移动天线阵面与固定天线阵面在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXa和ΔZa,并根据测量结果调整移动天线阵面与固定天线阵面在高度方向上等高,前后方向上对齐;S6、测量移动天线阵面与固定天线阵面在Y轴方向的距离ΔYD,并根据测量结果调整移动天线阵面与固定天线阵面在Y轴方向的距离为0。作为本技术方案的进一步优化,本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法的步骤S2中采用两轴倾角传感器测量移动天线阵面与固定天线阵面之间相对X轴和Y轴的偏角Δβ和Δα。作为本技术方案的进一步优化,本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法的步骤S3中测量移动天线阵面与固定天线阵面在绕Z轴方向的夹角θ的具体方法为:在移动天线阵面沿X轴方向的两端分别固定一个激光测距仪靶标Ⅰ和激光测距仪靶标Ⅱ,在固定天线阵面沿X轴方向的两端分别固定一个激光测距仪Ⅰ和激光测距仪Ⅱ,激光测距仪Ⅰ与激光测距仪靶标Ⅰ对应布置,激光测距仪Ⅱ与激光测距仪靶标Ⅱ对应布置,分别测得移动天线阵面与固定天线阵面对接面间的距离D1和D2,则其中,θ为移动天线阵面与固定天线阵面在绕Z轴方向的夹角,L为激光测距仪Ⅰ与激光测距仪Ⅱ之间的距离,D1为激光测距仪Ⅰ与激光测距仪靶标Ⅰ之间的距离,D2为激光测距仪Ⅱ与激光测距仪靶标Ⅱ之间的距离。作为本技术方案的进一步优化,本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法的步骤S4中采用视觉测量的方式粗测量移动天线阵面与固定天线阵面在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXt和ΔZt。作为本技术方案的进一步优化,本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法采用视觉测量的方式粗测量移动天线阵面与固定天线阵面在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXt和ΔZt的具体方法为:在移动天线阵面上固定CCD相机,在固定天线阵面上固定CCD相机靶标,使CCD相机靶标处在CCD相机的视野范围内,CCD相机拍摄CCD相机靶标图像后,对图像进行特征提取和分析并计算出移动天线阵面与固定天线阵面在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXt和ΔZt。作为本技术方案的进一步优化,本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法的步骤S5中精测量移动天线阵面与固定天线阵面在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXa和ΔZa的具体方法为:在移动天线阵面沿X轴方向的两端各固定一个PSD传感器,在固定天线阵面沿X轴方向的两端各固定一个激光发射器,在两个PSD传感器上找出移动天线阵面与固定天线阵面位置没有偏差时的点作为基准点,测量过程中,两个PSD传感器接收对应激光发射器发射的激光,识别激光点所在的位置,并与基准点对比,得移动天线阵面与固定天线阵面在X轴方向和Z轴方向的偏差ΔXt1,ΔXt2与ΔZt1,ΔZt2,则作为本技术方案的进一步优化,本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法的步骤S6中测量移动天线阵面与固定天线阵面在Y轴方向的距离ΔYD的具体方法为:测得激光测距仪Ⅰ与激光测距仪靶标Ⅰ之间的距离DL1和激光测距仪Ⅱ与激光测距仪靶标Ⅱ之间的距离DL2,则作为本技术方案的进一步优化,本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法所述CCD相机靶标为五个呈十字形排布的LED灯。一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法的有益效果为:1.能够在实际情况下对空间六自由度车载雷达天线位姿偏差进行实时测量及对接,且结构简单,精度高,成本低。2.利用高低精度传感器搭配的方式进行物理量的大量程、高精度测量,可以提高系统的测量的快速性、准确性,并且极大降低了装置的成本。3.激光测距仪靶标Ⅰ、激光测距仪靶标Ⅱ、CCD相机靶标和PSD传感器均安装在固定天线阵面,每次对接和拆解任务完成后,不需要重新标定,大大提高了实用性。附图说明下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细的说明。图1为本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法的示意图。图2为本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法中移动天线阵面与固定天线阵面之间相对X轴和Y轴的偏角的示意图。图3为本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法移动天线阵面与固定天线阵面在绕Z轴方向的夹角的示意图。图4为本专利技术一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法中粗测本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法,其特征在于:该空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法包括如下步骤:S1、固定固定天线阵面(2),并以固定天线阵面(2)为基准;S2、测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)之间相对X轴和Y轴的偏角Δβ和Δα,并根据测量结果将移动天线阵面(1)调整至与固定天线阵面(2)平行状态;S3、测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在绕Z轴方向的夹角θ,并根据测量结果将θ调整为0°,即移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)平行;S4、粗测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXt和ΔZt,并根据测量结果调整移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在高度方向上近似等高,前后方向上近似对齐;S5、精测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXa和ΔZa,并根据测量结果调整移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在高度方向上等高,前后方向上对齐;S6、测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在Y轴方向的距离ΔYD,并根据测量结果调整移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在Y轴方向的距离为0。...

【技术特征摘要】
1.一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法,其特征在于:该空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法包括如下步骤:S1、固定固定天线阵面(2),并以固定天线阵面(2)为基准;S2、测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)之间相对X轴和Y轴的偏角Δβ和Δα,并根据测量结果将移动天线阵面(1)调整至与固定天线阵面(2)平行状态;S3、测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在绕Z轴方向的夹角θ,并根据测量结果将θ调整为0°,即移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)平行;S4、粗测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXt和ΔZt,并根据测量结果调整移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在高度方向上近似等高,前后方向上近似对齐;S5、精测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在X轴方向和Z轴方向的距离ΔXa和ΔZa,并根据测量结果调整移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在高度方向上等高,前后方向上对齐;S6、测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在Y轴方向的距离ΔYD,并根据测量结果调整移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在Y轴方向的距离为0。2.根据权利要求1所述的一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法,其特征在于:步骤S2中采用两轴倾角传感器(3)测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)之间相对X轴和Y轴的偏角Δβ和Δα。3.根据权利要求1所述的一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法,其特征在于:步骤S3中测量移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在绕Z轴方向的夹角θ的具体方法为:在移动天线阵面(1)沿X轴方向的两端分别固定一个激光测距仪靶标Ⅰ(5)和激光测距仪靶标Ⅱ(7),在固定天线阵面(2)沿X轴方向的两端分别固定一个激光测距仪Ⅰ(4)和激光测距仪Ⅱ(6),激光测距仪Ⅰ(4)与激光测距仪靶标Ⅰ(5)对应布置,激光测距仪Ⅱ(6)与激光测距仪靶标Ⅱ(7)对应布置,分别测得移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)对接面间的距离D1和D2,则其中,θ为移动天线阵面(1)与固定天线阵面(2)在绕Z轴方向的夹角,L为激光测距仪Ⅰ(4)与激光测距仪Ⅱ(6)之间的距离,D1为激光测距仪Ⅰ(4)与激...

【专利技术属性】
技术研发人员:高会军彭高亮陈宏钧刘世伟
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

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