一种机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法技术

技术编号:27004651 阅读:14 留言:0更新日期:2021-01-08 17:05
本发明专利技术提供了一种机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法,用以降低现有技术中光电转塔几何精度校准条件、提高校准精度。所述几何精度校准方法,首先在光电转塔装配过程中对两轴四框架陀螺稳定平台通过在内框架安装模拟负载,利用测角误差对安装角度进行校准,然后在正式负载状态下测量角度零位误差并进行补偿,同时建立正式负载状态下的测试基准;基于正式负载状态下的测试基准,测量惯组安装误差及可见光摄像机的安装误差,并根据所测量的误差进行校准。本发明专利技术采用单轴水平转台、光电自准直仪、光电经纬仪、陀螺经纬仪来进行测试,降低了对测试条件的需求,同时提高了光电转塔的几何定位精度,且校准数据全面,便于故障排查和设备维护。

【技术实现步骤摘要】
一种机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法
本专利技术属于航空侦察领域,具体涉及一种机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法。
技术介绍
航空光电侦察设备由光电传感器、陀螺稳定平台、减振器等组成。在进行目校准位时,需利用其载机的机载惯性组合导航系统(以下简称惯组)数据、光电转塔的框架转角信息以及视频脱靶量信息,通过坐标变换计算得到目标的地理位置信息。由于载机的惯组安装位置与光电设备不同,受载机结构挠性的影响,引入了载机姿态测量误差。同时受减振器的影响,陀螺稳定平台与载机间存在不可测角运动,微小的不可测角变化会产生目校准位的巨大偏差。例如,引入的位置误差为:△d=△θ·L;其中△θ为不可测角运动,L为光电侦查设备与目标的斜距;当△θ=0.2°,斜距L=10km时,位置误差△d=34m,严重影响目标的地理定位精度。因此,需要光电转塔等设备具有高精度满足目标校准的要求。图1所示为现有技术中高精度地理指示光电转塔结构及安装示意图。如图1所示,光电转塔2通过减振器3与作为飞行平台的载机1固定连接,光电转塔2的基座21上安装有与载机1电气连接的惯性组合导航系统4,惯组4集成在光电转塔2内部。光电转塔的基座、两轴四框架的稳定平台角度信息由光电编码器测量。现有技术中,高精度地理指示光电转台采用光电编码器的信息直接计算得到目标的地理位置精度,受轴系精度和安装误差的影响,地理定位精度仍然受到限制,需要进行精度校准。通常需采用角秒级双轴/三轴测试转台、大口径平行光管等专用测试系统,测试条件和场地要求较高,且安装时对准和配平要求较高,不易实现。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,本专利技术旨在提供一种机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法,采用单轴水平转台、光电自准直仪、光电经纬仪、陀螺经纬仪来进行精度校准,降低测试条件,使得测量及校准易于实现,同时提高光电转塔的几何定位精度。为了实现上述目的,本专利技术实施例采用如下技术方案:一种机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法,所述几何精度校准方法,包括如下步骤:步骤S1,装配光电转塔的两轴四框架陀螺稳定平台,在内框架安装模拟负载,根据相应标准通过测量的角度误差对四框架的角度进行校准;步骤S2,建立正式负载状态下的测试基准;步骤S3,在正式负载状态下测量四框架角度零位误差并对角度进行补偿;步骤S4,基于正式负载状态下的测试基准,测量惯组安装误差,并根据所测量的惯组安装误差,对惯组进行校准;步骤S5,基于正式负载状态下的测试基准,测量可见光摄像机的安装误差,并根据所测量的可见光摄像机误差,对光轴对准的可见光摄像机、红外成像仪和激光测距仪进行校准。作为本专利技术的一个优选实施例,所述步骤S2中的测试基准,包括:水平测试基准、方位测试基准和同轴测试基准。作为本专利技术的一个优选实施例,所述水平测试基准,建立过程如下:通过调节工装将平面镜安装在单轴水平转台上,采用光电经纬仪对平面镜进行准直测量,在第一支架上安装光电经纬仪,调整光电经纬仪至与平面镜在同一水平位置,调节平面镜姿态,使得光电经纬仪自准直读数为零,建立平面镜垂直基准;在第一支架上撤去光电经纬仪、安装光电自准直仪,令光电自准直仪对平面镜进行自准直测量,调节光电自准直仪的俯仰姿态,使得光电自准直仪俯仰读数为零。作为本专利技术的一个优选实施例,所述方位测试基准,建立过程如下:在第二支架上安装陀螺经纬仪,与光电自准直仪进行互瞄测量,调整陀螺经纬仪的水平与垂直位置、俯仰姿态及方位角,使得光电自准直仪瞄准陀螺经纬仪十字丝的读数为(0,0),陀螺经纬仪瞄准光电自准直仪十字丝的读数为(0,0);记录陀螺经纬仪指北读数θN,光电自准直仪光轴指向为180°-θN。作为本专利技术的一个优选实施例,所述同轴测试基准,建立过程如下:在单轴水平转台上撤去平面镜及调节工装,将光电转塔拆除减振器后,通过支撑工装安装在单轴水平转台上;利用水平尺调整支撑工装至光电转塔与光电自准直仪在同一水平位置,将光电转塔锁定于零位;转动单轴水平转台,使得光电转塔瞄准自准直仪且方位脱靶量为零,记录俯仰脱靶量△θy1,记录单轴水平转台位置θ0;驱动单轴转台转动至θ0+90°,驱动光电转塔外方位轴反转至-90°位置,光电转塔瞄准自准直仪,记录俯仰脱靶量△θy2;驱动单轴转台转动至θ0+180°,驱动光电转塔外方位轴反转至-180°位置,光电转塔瞄准自准直仪,记录俯仰脱靶量△θy3;驱动单轴转台转动至θ0+270°,驱动光电转塔外方位轴反转至-270°位置,光电转塔瞄准自准直仪,记录俯仰脱靶量△θy4;调节转台至位置θ0,光电转塔锁定于零位,调整光电转塔的支撑工装姿态,使得光电转塔俯仰脱靶量数值为:调节单轴水平转台至θ0+90°位置,驱动光电转塔外方位轴反转至-90°,调整光电转塔支撑工装姿态,使得俯仰脱靶量数值为:完成单轴转台与光电转塔方位轴系同轴调整,建立同轴测试基准。作为本专利技术的一个优选实施例,所述步骤S3的角度零位误差测量过程如下:两轴四框架陀螺稳定平台装配完成后,利用光电自准直仪,在正式负载下按照相关标准测量内方位框架、内俯仰框架、外俯仰框架、外方位框架的角度零位误差并按式(1)进行补偿:式(1)中,βj'(t)为补偿后t时刻的角度值;βj(t)为t时刻的角度读数值;为角度零位误差,j=1,2,3,4,分别表示内方位框架、内俯仰框架、外俯仰框架、外方位框架。作为本专利技术的一个优选实施例,所述步骤S4的惯组安装误差,包括方位安装误差和水平安装误差。作为本专利技术的一个优选实施例,所述惯组方位安装误差的测量如下:基于正式负载状态下的测试基准,将光电转塔锁定于零位,驱动单轴转台至位置θ0,记录惯组方位输出值θGN,则惯组方位安装误差为:△θGN=θGN-θN(4)式(4)中,θN为陀螺经纬仪指北读数。作为本专利技术的一个优选实施例,所述惯组水平安装误差的测量如下:基于正式负载状态下的测试基准,将光电转塔锁定于零位,转动单轴转台至位置θ0,记录惯组滚动、惯组俯仰输出值(θGR1、θGP1);驱动单轴转台转动至θ0+90°,记录惯组滚动、惯组俯仰输出值(θGR2、θGP2);驱动单轴转台转动至θ0+180°,记录惯组滚动、惯组俯仰输出值(θGR2、θGP2);驱动单轴转台转动至θ0+270°,记录惯组滚动、惯组俯仰输出值(θGR2、θGP2);惯组滚动安装误差为:惯组俯仰安装误差为:作为本专利技术的一个优选实施例,所述步骤S4中可见光摄像机的安装误差,包括方位、俯仰、倾斜安装误差。作为本专利技术的一个优选实施例,所述方位安装误差及俯仰安装误差的测量过程如下:基于正式负载状态下的测试基准,将光电转塔锁定于零位,驱动单轴转台至位置θ0,记录光电转塔脱靶量输出值,(△θx、△θy);可见光摄像机的方位安装误差为△θx、俯仰安装误差为△θy;所本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法,其特征在于,所述几何精度校准方法,包括如下步骤:/n步骤S1,装配光电转塔的两轴四框架陀螺稳定平台,在内框架安装模拟负载,根据相应标准通过测量的角度误差对四框架的角度进行校准;/n步骤S2,建立正式负载状态下的测试基准;/n步骤S3,在正式负载状态下测量四框架角度零位误差并对角度进行补偿;/n步骤S4,基于正式负载状态下的测试基准,测量惯组安装误差,并根据所测量的惯组安装误差,对惯组进行校准;/n步骤S5,基于正式负载状态下的测试基准,测量可见光摄像机的安装误差,并根据所测量的可见光摄像机安装误差,对光轴对准的可见光摄像机、红外成像仪和激光测距仪进行校准。/n

【技术特征摘要】
1.一种机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法,其特征在于,所述几何精度校准方法,包括如下步骤:
步骤S1,装配光电转塔的两轴四框架陀螺稳定平台,在内框架安装模拟负载,根据相应标准通过测量的角度误差对四框架的角度进行校准;
步骤S2,建立正式负载状态下的测试基准;
步骤S3,在正式负载状态下测量四框架角度零位误差并对角度进行补偿;
步骤S4,基于正式负载状态下的测试基准,测量惯组安装误差,并根据所测量的惯组安装误差,对惯组进行校准;
步骤S5,基于正式负载状态下的测试基准,测量可见光摄像机的安装误差,并根据所测量的可见光摄像机安装误差,对光轴对准的可见光摄像机、红外成像仪和激光测距仪进行校准。


2.根据权利要求1所述的机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法,其特征在于,所述步骤S2中的测试基准,包括:水平测试基准、方位测试基准和同轴测试基准。


3.根据权利要求2所述的机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法,其特征在于,所述水平测试基准,建立过程如下:
通过调节工装将平面镜安装在单轴水平转台上,采用光电经纬仪对平面镜进行准直测量,在第一支架上安装光电经纬仪,调整光电经纬仪至与平面镜在同一水平位置,调节平面镜姿态,使得光电经纬仪自准直读数为零,建立平面镜垂直基准;在第一支架上撤去光电经纬仪、安装光电自准直仪,令光电自准直仪对平面镜进行自准直测量,调节光电自准直仪的俯仰姿态,使得光电自准直仪俯仰读数为零。


4.根据权利要求3所述的机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法,其特征在于,所述方位测试基准,建立过程如下:
在第二支架上安装陀螺经纬仪,与光电自准直仪进行互瞄测量,调整陀螺经纬仪的水平与垂直位置、俯仰姿态及方位角,使得光电自准直仪瞄准陀螺经纬仪十字丝的读数为(0,0),陀螺经纬仪瞄准光电自准直仪十字丝的读数为(0,0);记录陀螺经纬仪指北读数θN,光电自准直仪光轴指向为180°-θN。


5.根据权利要求4所述的机载高精度地理指示光电转塔的几何精度校准方法,其特征在于,所述同轴测试基准,建立过程如下:
在单轴水平转台上撤去平面镜及调节工装,将光电转塔拆除减振器后,通过支撑工装安装在单轴水平转台上;利用水平尺调整支撑工装至光电转塔与光电自准直仪在同一水平位置,将光电转塔锁定于零位;
转动单轴水平转台,使得光电转塔瞄准自准直仪且方位脱靶量为零,记录俯仰脱靶量△θy1,记录单轴水平转台位置θ0;驱动单轴转台转动至θ0+90°,驱动光电转塔外方位轴反转至-90°位置,光电转塔瞄准自准直仪,记录俯仰脱靶量△θy2;驱动单轴转台转动至θ0+180°,驱动光电转塔外方位轴反转至-180°位置,光电转塔瞄准自准直仪,记录俯仰脱靶量△θy3;驱动单轴转台转动至θ0+270°,驱动光电转塔外方位轴反转至-270°位置,光电转塔瞄准自准直仪,记录俯仰脱靶量△θy4;调节转台至位置θ0,光电转塔锁定于零位,调整光电转塔的支撑工装姿态,使得光电转塔俯仰脱靶量数值为:



调节单轴水平转台至θ0+90°位...

【专利技术属性】
技术研发人员:董浩陈立晶孙拓霍家全王丰年李红沛崔佳
申请(专利权)人:天津津航技术物理研究所
类型:发明
国别省市:天津;12

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