火炮上投影点与回转轴的水平距离测量方法技术

一种火炮上投影点与回转轴的水平距离测量方法，属于测量技术领域。本发明专利技术的目的是通过测量火炮上特定点与回转轴的水平距离，并将数据进行处理，从而保证了测量精度的火炮上投影点与回转轴的水平距离测量方法。本发明专利技术的步骤是：火炮驶离检测区域后，依次测量并记录所有点之间的距离；将所有点之间的距离作为观测边长构成一个测边网，通过测边网平差处理，得到边长平差值；计算火炮特定点对应的垂点与火炮回转中心之间的距离，作为火炮特定点与火炮回转轴的水平距离。本发明专利技术抑制了边长测量误差对结果的影响，在使用方便的同时保证了测量精度，只测量垂点之间的距离（边长），现场操作简单。单。单。

【技术实现步骤摘要】
火炮上投影点与回转轴的水平距离测量方法


[0001]本专利技术属于测量


技术介绍

[0002]火炮上特定点与回转轴的相对位置，会对火炮技术状态产生影响，比如：转管炮主侧滚轮与回转轴的相对位置影响其受力，火炮回转质心与回转轴的水平距离对弹丸起始扰动影响较大。在火炮试验中，很多检测科目需要测量特定点与回转轴的水平距离，比如：在方向射界测量和调炮精度检测中需要用瞄准镜竖轴与回转轴的水平距离对结果进行修正；在火炮身管水平晃动量中需要施力点与回转轴的水平距离来计算结果；在弹道修正中用雷达转轴与回转轴的水平距离来参与坐标转换；炮塔转动阻尼系数测试中需要弹簧在身管连接点距炮塔回转轴的水平距离参与计算。
[0003]实际待测火炮的回转轴是未知的，尽管专利“火炮回转中心位置标定方法”(CN 105202968 A，2015.12.30)提供了一种火炮回转中心位置标定方法，但是该方法只能把火炮回转中心位置标记在炮塔顶部，通常与火炮上的特定点不通视，不能测量火炮上特定点与回转轴的水平距离。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是通过测量火炮上特定点与回转轴的水平距离，并将数据进行处理，从而保证了测量精度的火炮上投影点与回转轴的水平距离测量方法。
[0005]本专利技术的步骤是：S1、被试火炮驶入指定检测区域，调平火炮；S2、结合被试火炮实际，使得水平身管的炮口端面中心，在炮塔旋转一周的范围内，能在水平地面上得到至少三个均匀分布的投影点，预设出这些点的位置；S3、保持身管水平，转动方向机，当炮身前端到达预设点位置时，用铅锤从炮口端面中心向水平地面上引出垂点，并在地面做出标记；S4、在转动方向机的过程中，当火炮特定点直接投影到水平地面时，用铅锤从火炮特定点向水平地面上引出垂点，并在地面做出标记；特定点为火炮上投影到水平地面上的任意点；S5、火炮驶离检测区域后，依次测量并记录所有点之间的距离；S6、将所有点之间的距离作为观测边长构成一个测边网，通过测边网平差处理，得到边长平差值；S7、将边长平差值转换为点的相对坐标；S8、用炮口端面中心对应的垂点相对坐标，通过最小二乘原理拟合出圆的圆心作为火炮回转中心；S9、计算火炮特定点对应的垂点与火炮回转中心之间的距离，作为火炮特定点与火炮回转轴的水平距离；
S10、用观测边长计算内角用观测边长l1、l4、l5计算出中间参数p和r：p＝(l1+l4+l5)/2则内角β1的大小按式(1)计算同理，由观测边长l
i
(i＝1，2，
…
，6)按式(1)的规律计算得到角度值β
j
(j＝1，2，
…
，9)；S11、以角度改正数表示的条件方程设通过平差处理后得到的平差边长也按式(1)的规律计算得到平差后的角度值边长改正数按式(2)计算。角度改正数按式(3)计算。平差值条件方程为由式(3)和式(4)得到以角度改正数表示的图形条件式中，ω为角度闭合差ω＝β1+β2+β3‑
360
°ꢀꢀ
(6)式(4)中，ω为角度闭合差按式(6)计算，而式(6)中的角度可由观测边长按式(1)计算；角度改正数按式(3)计算，式(3)中平差后的角度值由平差边长按式(1)计算，而平差边长是待求值；S12、用边长改正数表示条件方程用观测边长和内角计算内角至其对边的高，角β1至其对边l1的高h1按式(7)计算h1＝l4sinβ4＝l5sinβ5ꢀꢀ
(7)在三角形ΔABT中，观测边长l1、l4、l5对应的边长改正数为ρ≈206264.8
″
是弧度与角秒的换算系数；角β1的角度改正数与边长改正数的关系式如式(8)所示
同理得到内角β2和β3的角度改正数和如下如下将式(8)、式(9)、式(10)、代入式(5)整理得到如式(11)的条件方程式(11)中，系数a
i
(i＝1，2，
…
，6)为S13、法解算各边长平差值令A＝[a
1 a2ꢀ…ꢀ
a6]，则式(11)变换为AV
l
+ω＝0
ꢀꢀ
(12)设联系数k
a
，则等精度测量时按最小二乘原理得到的法方程如式(13)所示AA
T
k
a
+ω＝0
ꢀꢀ
(13)则k
a
＝
‑
(AA
T
)
‑1ω
ꢀꢀ
(14)有V
l
A
T
k
a
＝
‑
A
T
(AA
T
)
‑1ω
ꢀꢀ
(15)式(15)可以解算，得到再按式(16)计算出各边长平差值值
S14、将边长平差值转换为点的相对坐标以点A为坐标原点，点B为x轴正方向上的点，右手准则确定y轴，建立平面相对坐标系，则点相对坐标有A(0，0)、点C(x
C
，y
C
)的相对坐标按式(17)获得则特定点在水平面上的投影点T(x
T
，y
T
)的相对坐标按式(18)计算S15、用炮口端面中心对应的垂点相对坐标，通过最小二乘原理拟合出圆的圆心作为火炮回转中心；将点A、点B、点C相对坐标代入式(19)，求出参数a、b和c将参数a和b代入式(20)得到圆心O(x
O
，y
O
)相对坐标S16、按式(21)计算火炮特定点对应的垂点与火炮回转中心之间的距离d
OT
，作为火炮特定点与火炮回转轴的水平距离
[0006]本专利技术抑制了边长测量误差对结果的影响，在使用方便的同时保证了测量精度，只测量垂点之间的距离(边长)，现场操作简单，本专利技术通过测边网平差处理，抑制了边长测量误差对结果的影响。本专利技术复杂的事后数据处理都是通过计算机完成的。
附图说明
[0007]图1是本专利技术采样点分布示意图；图2是本专利技术测边网示意图；图3是本专利技术相对坐标转换示意图。
具体实施方式
[0008]本专利技术测量炮口端面中心回转圆上至少三个点与可投影点之间的水平距离，通过测边网平差处理冗余数据，特定点的投影点相对坐标不参与最小二乘圆拟合。
[0009]本专利技术的测量步骤是：调平火炮，保持身管水平转动方向机，用铅锤从炮口端面中心向水平地面上引出三个均匀分布的垂点A、B、C；用铅锤从火炮特定点向水平地面上引出垂点T，并在地面做出标记；依次测量并记录所有点之间的距离；将所有点之间的距离作为观测边长构成一个测边网，通过测边网平差处理；将边长平差值转换为点的相对坐标；通过对点A、B、C进行圆拟合，得到火炮回转中心O的相对坐标；计算点T与点O的距离，作为火炮特定点与火炮回转轴的水平距离。本专利技术现场操作简单，抑制了边长测量误差对结果的影响，在使用方便的同时保证了测量精度。
[0010]本专利技术的步骤是：1)被试火炮驶入指定检测区域，调平火炮；2)结合被试火炮实际，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火炮上投影点与回转轴的水平距离测量方法，其特征在于：S1、被试火炮驶入指定检测区域，调平火炮；S2、结合被试火炮实际，使得水平身管的炮口端面中心，在炮塔旋转一周的范围内，能在水平地面上得到至少三个均匀分布的投影点，预设出这些点的位置；S3、保持身管水平，转动方向机，当炮身前端到达预设点位置时，用铅锤从炮口端面中心向水平地面上引出垂点，并在地面做出标记；S4、在转动方向机的过程中，当火炮特定点直接投影到水平地面时，用铅锤从火炮特定点向水平地面上引出垂点，并在地面做出标记；特定点为火炮上投影到水平地面上的任意点；S5、火炮驶离检测区域后，依次测量并记录所有点之间的距离；S6、将所有点之间的距离作为观测边长构成一个测边网，通过测边网平差处理，得到边长平差值；S7、将边长平差值转换为点的相对坐标；S8、用炮口端面中心对应的垂点相对坐标，通过最小二乘原理拟合出圆的圆心作为火炮回转中心；S9、计算火炮特定点对应的垂点与火炮回转中心之间的距离，作为火炮特定点与火炮回转轴的水平距离；S10、用观测边长计算内角用观测边长l1、l4、l5计算出中间参数p和r：p＝(l1+l4+l5)/2则内角β1的大小按式(1)计算同理，由观测边长l
i
(i＝1，2，
…
，6)按式(1)的规律计算得到角度值β
j
(j＝1，2，
…
，9)；S11、以角度改正数表示的条件方程设通过平差处理后得到的平差边长也按式(1)的规律计算得到平差后的角度值边长改正数按式(2)计算。角度改正数按式(3)计算。平差值条件方程为
由式(3)和式(4)得到以角度改正数表示的图形条件式中，ω为角度闭合差ω＝β1+β2+β3‑
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(6)式(4)中，ω为角度闭合差按式(6)计算，而式(6)中的角度可由观测边长按式(1)计算；角度改正数按式(3)计算，式(3)中平差后的角度值由平差边长按式(1)计算，而平差边长是待求值；S12、用边长改正数表示条件方程用观测边长和内角计算内角至其对边的高，角β1至其对边l1的高h1按式(7)计算h1＝l4sinβ4＝l5sinβ5ꢀꢀꢀ
(7)在三角形ΔABT中，观测边长l1、l4、l5对应的边长改正数为ρ≈206264.8
″

【专利技术属性】
技术研发人员：霍李，王媛，高洪飞，赖富文，那光耀，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八五三部队，
类型：发明
国别省市：