一种用于无人机机载武器发射的三轴校准方法技术

本发明专利技术提供了一种用于无人机机载武器发射的三轴校准方法，包括如下步骤：(1)将载机姿态俯仰方向的角度调整至水平并记录滚转角度；(2)在校准靶平面内，以载机机轴视线点为坐标原点建立坐标系，测量获得载荷视线点坐标、武器视线点坐标；(3)根据载机的滚转角度对载荷视线点坐标和武器视线点坐标进行坐标变换获得载机滚转姿态处于水平位置时，载荷变换点坐标、武器变换点坐标；(4)平行移动校准靶，得到另一组载荷变换点坐标、武器变换点坐标；(5)计算获得三轴平行度；(6)检验三轴平行度是否满足平行度要求，重复检验直至平行度满足要求。本发明专利技术克服了现有三轴校准方法偏差较大的缺陷，操作性强、对场地要求较低且精度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于无人机机载武器发射的三轴校准方法。
技术介绍
目前机载武器在进行发射时，要求进行载机平台姿态信息的传输，之后机载武器根据发射初始时刻姿态及目标位置进行控制飞行，对目标实行精确打击。由于加工及安装误差的存在，机载武器挂载完毕后，机载武器弹轴与载机机轴难以保证理论平行度要求，故需要在武器发射前进行平行度检验工作。如果平行度不满足设计要求，则需对机载武器安装架及载荷安装支架位置进行调整，使其满足平行度要求，确保武器初始传输姿态信息的准确性，以满足对目标实行精确打击的要求。现有的三轴校准方法需要预先知道载机机轴、机载武器弹轴及机载载荷视轴的相对位置关系，并将载机姿态调整至绝对水平，之后通过在30～50m外立校准靶观测三轴相对位置关系，通过计算相对位置的偏差量并考虑校准靶与载机的距离求解三轴的平行度。如不符合要求，调整机载武器弹轴与载荷安装位置使其满足设计要求。由于加工及安装误差，三轴实际相对位置关系与理论值不一定相符，且由于三轴实际相对位置关系较难测量，传统校准方法通常使用理论相对位置关系进行计算，故存在一定的偏差。传统校准方法要求将载机姿态调整至绝对水平，增加了操作难度，延长了校准时间。传统校准方法需要在载机前30～50m外立校准靶，要求立靶位置与机载基本水平且中间无遮挡，对操作场地要求较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提出了一种用<br>于无人机机载武器发射的三轴校准方法，克服了现有三轴校准方法偏差较大的缺陷，操作性强、对场地要求较低且精度较高。本专利技术所采用的技术方案是：一种用于无人机机载武器发射的三轴校准方法，包括如下步骤：a、将载机姿态俯仰方向的角度调整至水平，并记录滚转角度γ；b、在载机前放置校准靶，将载机机轴、机载武器弹轴及机载载荷视轴引出至校准靶，获得载机机轴视线点、武器视线点及载荷视线点；在校准靶平面内，以载机机轴视线点为坐标原点建立坐标系，测量获得载荷视线点坐标、武器视线点坐标；c、根据载机的滚转角度γ对载荷视线点坐标和武器视线点坐标进行坐标变换，得到载荷变换点坐标P1(x1,y1)、武器变换点坐标W1(a1,b1)；d、平行移动校准靶，重复步骤b和步骤c得到另一组载荷变换点坐标P2(x2,y2)、武器变换点坐标W2(a2,b2)；e、计算获得机载载荷视轴与载机机轴偏航方向的平行度偏差，机载载荷视轴与载机机轴俯仰方向的平行度偏差，机载武器弹轴与载机机轴偏航方向的平行度偏差，机载武器弹轴与载机机轴俯仰方向的平行度偏差；f、检验载机机轴、机载武器弹轴、机载载荷视轴之间的三轴平行度是否满足平行度要求，如不满足则根据步骤e的计算结果调整机载武器、机载载荷的安装姿态，重复步骤a至步骤e进行检验，直至三轴平行度满足要求。所述坐标变换的变换公式如下：m′n′=cos(γ)-sin(γ)sin(γ)cos(γ)mn]]>其中，变换前的坐标为(m,n)，变换后的坐标为(m',n')。所述机载载荷视轴与载机机轴偏航方向的平行度偏差机载载荷视轴与载机机轴俯仰方向的平行度偏差机载武器弹轴与载机机轴偏航方向的平行度偏差机载武器弹轴与载机机轴俯仰方向的平行度偏差其中，Δx为校正靶的移动距离。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术与现有的三轴校准方法相比，不需要预先知道载机机轴、机载武器弹轴及机载载荷视轴的精确相对位置关系，而是通过求解相对位置偏差量计算三轴平行度，避免了现有校准方法中由于三轴理论位置关系与实际位置关系存在偏差所造成的计算误差，提高了计算精确度。(2)本专利技术在对载机的姿态调整过程中不需要将载机各姿态调整至绝对水平，滚转方向姿态可以存在一定的滚转角度，可通过坐标变换得到滚转角度为0°时三轴的相对位置，降低了载机姿态调整的操作难度，缩短了校准时间。(3)本专利技术只需对校准靶位置进行平移并记录平移量，不需要进行远距离立靶，现有的三轴校准方法通常需在载机前远距离处立靶(通常为30或50m)，对校准场地要求较高，本专利技术降低了对场地的要求，增强了校准的可实施性。附图说明图1是本专利技术三轴校准方法的流程图；图2是本专利技术三轴校准设备示意图；图3是本专利技术三轴在校准靶上相对位置关系转换示意图。具体实施方式下面将结合附图和具体实施对本专利技术做进一步详细的说明。如图1所示，一种用于无人机机载武器发射的三轴校准方法，包括如下步骤：(1)如图2所示，利用地面调整托架(可升降)将无人机托起，并调节前后托架高度，调整无人机俯仰角度直至水平，测量载机的滚转角度γ并进行记录。(2)如图2所示，在无人机前立校准靶，将载机机轴1、机载武器弹轴2及机载载荷视轴3引出至校准靶获得载机机轴视线点B、武器视线点W及载荷视线点P；在校准靶平面内，以载机机轴视线点B作为坐标原点建立坐标系，测量获得载荷视线点坐标P(x,y)、武器视线点坐标W(a,b)，获得武器视线点W与载机机轴视线点B、载荷视线点P与载机机轴视线点B之间的相对位置关系。(3)利用步骤(1)中获得的滚转角度γ对武器视线点W与载机机轴视线点B、载荷视线点P与载机机轴视线点B之间的相对位置关系进行变化，得到载机滚转方向处于水平位置时的三轴位置关系，其计算过程如下：a、如图3所示，根据载机的滚转角度γ(逆时针为正)对载荷视线点坐标P(x,y)、武器视线点坐标W(a,b)进行坐标变换，得到载荷变换点坐标P1(x1,y1)、武器变换点坐标W1(a1,b1)，即为载机滚转姿态调整为水平时，机载武器弹轴2及机载载荷视轴3相对于载机机轴1的坐标，变换公式如下：x1y1=cos(γ)-sin(γ)sin(γ)cos(γ)xy]]>a1b1=cos(γ)-sin(γ)sin(γ)cos(γ)ab]]>b、平行移动校准靶，移动距离为Δx(通常5m即可)，重复步骤(2)测量获得另一组载荷视线点坐标P(x,y)，武器视线点坐标W(a,b)，重复步骤a得到另一组载荷变换点P2(x2,y2)、武器变换点W2(a2,b2)；c、计算获得三轴平行度，其计算公式为：机载载荷视轴3与载机机轴1偏航方向平行度偏差：机载载荷视轴3与载机机轴1俯仰方向平行度偏差：机载武器弹轴2与载机机轴1偏航方向平行度偏差：机载武器弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无人机机载武器发射的三轴校准方法，其特征在于，包括如下步骤：a、将载机姿态俯仰方向的角度调整至水平，并记录滚转角度γ；b、在载机前放置校准靶，将载机机轴(1)、机载武器弹轴(2)及机载载荷视轴(3)引出至校准靶，获得载机机轴视线点、武器视线点及载荷视线点；在校准靶平面内，以载机机轴视线点为坐标原点建立坐标系，测量获得载荷视线点坐标、武器视线点坐标；c、根据载机的滚转角度γ对载荷视线点坐标和武器视线点坐标进行坐标变换，得到载荷变换点坐标P1(x1,y1)、武器变换点坐标W1(a1,b1)；d、平行移动校准靶，重复步骤b和步骤c得到另一组载荷变换点坐标P2(x2,y2)、武器变换点坐标W2(a2,b2)；e、计算获得机载载荷视轴(3)与载机机轴(1)偏航方向的平行度偏差，机载载荷视轴(3)与载机机轴(1)俯仰方向的平行度偏差，机载武器弹轴(2)与载机机轴(1)偏航方向的平行度偏差，机载武器弹轴(2)与载机机轴(1)俯仰方向的平行度偏差；f、检验载机机轴(1)、机载武器弹轴(2)、机载载荷视轴(3)之间的三轴平行度是否满足平行度要求，如不满足则根据步骤e的计算结果调整机载武器、机载载荷的安装姿态，重复步骤a至步骤e进行检验，直至三轴平行度满足要求。...

【技术特征摘要】
1.一种用于无人机机载武器发射的三轴校准方法，其特征在于，包括如下
步骤：
a、将载机姿态俯仰方向的角度调整至水平，并记录滚转角度γ；
b、在载机前放置校准靶，将载机机轴(1)、机载武器弹轴(2)及机载载
荷视轴(3)引出至校准靶，获得载机机轴视线点、武器视线点及载荷视线点；
在校准靶平面内，以载机机轴视线点为坐标原点建立坐标系，测量获得载荷视
线点坐标、武器视线点坐标；
c、根据载机的滚转角度γ对载荷视线点坐标和武器视线点坐标进行坐标变
换，得到载荷变换点坐标P1(x1,y1)、武器变换点坐标W1(a1,b1)；
d、平行移动校准靶，重复步骤b和步骤c得到另一组载荷变换点坐标
P2(x2,y2)、武器变换点坐标W2(a2,b2)；
e、计算获得机载载荷视轴(3)与载机机轴(1)偏航方向的平行度偏差，
机载载荷视轴(3)与载机机轴(1)俯仰方向的平行度偏差，机载武器弹轴(2)
与载机机轴(1)偏航方向的平行度偏差，机载武器弹轴(2)与载机机轴(1)
俯仰方向的平行度偏差；...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋方超，龙涛，黄伟，李喜茹，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11