一种姿态稳定跟踪平台动态指向误差的测量方法技术

本发明专利技术属于精度测量技术领域，提供一种姿态稳定跟踪平台动态指向精度的测量方法。使用六自由度平台模拟姿态稳定跟踪平台工作载体的运动特性，通过设置三个位置方向和三个角度的运动幅度A、频率f、相位差б等参数模拟姿态稳定跟踪平台工作场景；将姿态稳定平台安装于六自由度平台，在六自由度平台运动过程中，指向目标；将相机安装于姿态稳定平台工作台面，通过分析、计算目标在相机拍摄图像中的偏移像素得到姿态稳定平台动态指向误差。本方法操作简单、测量精度高，可用于不同载体姿态稳定跟踪平台的研发测试及验收测试。平台的研发测试及验收测试。平台的研发测试及验收测试。

【技术实现步骤摘要】
一种姿态稳定跟踪平台动态指向误差的测量方法


[0001]本专利技术属于精度测量
，尤其涉及一种空间角度误差动态测量方法。

技术介绍

[0002]姿态稳定跟踪平台可以隔离载体(战车、导弹、飞机、舰船、飞艇)的位姿变化，对目标进行自动跟踪，因此被广泛应用于坦克炮塔稳瞄、舰船炮塔稳瞄、无人机光电吊舱、空空导弹导引头、民用的航拍摄影防抖、移动平台天线跟踪等领域。
[0003]姿态稳定跟踪平台由惯性测量装置、计算机和转动装置组成，惯性测量装置用于测量载体的运动参数，转动装置可实现方位和俯仰变化，两者固定在一起，可认定两者具有同样的姿态。计算机根据载体的运动参数和目标对象的位置信息进行对比及分析处理，控制转动装置，使其指向目标对象。姿态稳定跟踪平台集惯性导航技术、微惯性传感器技术、数据采集及信号处理技术、精密机械设计技术、精密机构运动学、动力学建模和仿真技术、开放式运动控制技术、电机伺服控制技术和系统技术等多项技术于一身，是以机电一体化、自动控制技术为主，多个学科有机结合的产物。因此，姿态稳定跟踪平台指向误差受多个因素影响，最主要的包括平台系统误差(机械结构误差、机械谐振和干扰力矩引起的误差、传感器误差和测量误差)、安装误差和载体姿态扰动引起的误差，各种误差综合表现为设备的指向角度误差，为一种空间角度误差。
[0004]目前关于指向误差的测量方法研究较多，其中摄像测量技术具有测量精度高、操作方便简单、受外界环境影响小、检测速度快等优点。利用相机记录被试品转动前后的图像，经分析计算可得到被试品静态指向误差(光电火控系统指向精度CCD非接触测量方法研究,计算机测量与控制,2021.20；数字摄影测量技术在连续波雷达天线指向精度测量中的应用,电子质量,2020.04；扫描型红外探测系统指向精度的测量,光电技术应用,2010.25；高速摄像实现高精度矢量脱靶量测量方法研究,光子学报,2005.34；一种基于摄影测量的艇载姿态稳定平台指向精度测试方法,201810908206.2)。在被试品动态指向误差测量方面，王晓曼等人(一种零飞试验仪指标定量测试方法，201310320446.8)利用零飞试验仪测定被试品的动态跟踪精度，其原理是将零飞试验仪中CCD相机的图像基准中心与标定靶中心重合，通过计算运动过程中标定靶中心偏离图像基准中心的像素，并结合激光测距仪测量的距离，得到被试品的高低偏差量；该方法需零飞试验仪机械中轴线与被试品基准管中轴线平行安装，且需利用授时系统统一时间和激光测距仪实时测量距离，容易引入测试误差，在结果上仅能测试被试品的高低偏差量，存在一定的局限。马小林(基于图像反馈的角度测量系统集成研究，浙江大学硕士学位论文，2008年)采用基于图像反馈法检测惯性测量系统和导引头的精度，在测试过程需要将惯性测量装置和导引头安装到测试系统中，因此被测的惯性测量装置和导引头尺寸受限，且仅能用于测试被试品的系统误差。薛永刚等人(光电产品空间全视场指向精度检测方法研究，电子测试，2020.07)将光电产品固定在升降台上，利用二轴转台模拟运动目标运动，通过锁定光电产品俯仰或方位传动机构，可测量方位、俯仰、瞄准轴对水平面和铅垂面的偏移量，该方法用于目标跟踪的光电产品的动态指向
精度测量，不适用实现特定指向的姿态稳定跟踪平台动态指向精度测量。
[0005]因此，针对姿态稳定跟踪平台动态指向误差测量需求，亟需发展一种操作简单、测量精度高、实用性强、适用性广的测量方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种姿态稳定跟踪平台动态指向误差的测量方法，实现操作简单、测量精度高、实用性强、适用性广的姿态稳定跟踪平台动态指向误差测量。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案包括如下步骤
[0008]S1、根据载体的运动特性(运动幅度、频率、相位差等参数)选择合适的六自由平台，六自由度平台的运动幅度A、频率f、相位差б等指标参数需大于载体的运动特性参数，同时可将姿态稳定平台固定安装于六自由度平台上；安装后姿态稳定跟踪平台与六自由度平台运动需确保互不干扰，以保证六自由度平台在运行过程中不影响姿态稳定跟踪平台指向目标；
[0009]S2、根据载体的运动特性频率选择合适的相机，相机的帧频需大于等于载体运动特性频率f，确保载体在运动过程中，相机可实时采集到图像；
[0010]相机与姿态稳定平面工作台面为刚性连接，且指向一致，以保证姿态稳定平台在运动过程中相机相对位置不改变，相机指向代表着姿态稳定平台工作台面指向。
[0011]S3、将相机安装于姿态稳定跟踪平台工作台面；
[0012]S4、在相机视场内设置十字靶标，记录其中心位置坐标；
[0013]S5、将S4中记录的位置坐标作为姿态稳定跟踪平台指向参数，控制姿态稳定跟踪平台处于跟踪模式；
[0014]S6、设定六自由平台工作参数和相机帧频并连续拍照；
[0015]S7、运行六自由度平台，工作时间不少于1/f，保证可测量载体一个运动周期内的姿态稳定平台动态指向误差；
[0016]S8、提取相机拍摄图像中十字靶标中心点坐标，将六自由平台运行前的十字靶标中心点坐标作为标准点，通过与标准点作比较，得到姿态稳定跟踪平台运动过程中的动态指向精度。
[0017]进一步的，步骤S4中，使用多种方法测量获得十字靶标中心位置经纬高坐标，该方法中对定位精度要求不高，只需保证十字靶标中心在相机视场内。
[0018]进一步的，步骤S5中，根据姿态稳定跟踪平台载体的运动特性设定六自由度平台的参数，以保证尽可能模拟姿态稳定跟踪平台工作场景，测量其实际工作时动态指向误差。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0020]1、本专利技术操作简单，选定六自由平台、相机后，仅需要将六自由平台、相机和姿态稳定平台固定安装在一起，除安装相机时需尽量保证相机指向和姿态稳定平台工作台面指向一致外，其他均为常规安装，安装牢固即可；另外，测试过程中，对十字靶标的中心点坐标精度要求不高，只需保证十字靶标在相机视场内即可，一般手机定位APP软件满足要求，简单方便。
[0021]2、本专利技术利用摄像测量技术测量姿态稳定平台动态指向误差，通过相机拍摄图像获得指向误差，实时反馈，时延低，测量精度高。
[0022]3、本专利技术利用六自由平台模拟姿态稳定跟踪平台载体运动，将相机安装于姿态稳定跟踪平台工作台面模拟实际工作安装情况，测量的动态指向误差近似为姿态稳定平台实际工作场景的指向误差，包含了系统误差、安装误差和载体姿态扰动引起的误差，实用性强。
[0023]4、本专利技术通过合理选择六自由度平台，可测量安装于不同载体的姿态稳定平台动态指向误差，且姿态稳定平台尺寸不受限制，适用性广。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1中系统组成示意图；
[0025]其中：1
‑
姿态稳定平台、2
‑
十字靶标、3
‑
姿态稳定平台工作台面、4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种姿态稳定跟踪平台动态指向误差的测量方法，其特征在于，实现过程包括如下步骤：S1、根据载体的运动特性选择合适的六自由平台，六自由度平台的运动幅度A、频率f、相位差б指标参数需大于载体的运动特性参数，同时能够将姿态稳定平台固定安装于六自由度平台上，并确保安装后姿态稳定跟踪平台与六自由度平台各自运动互不干扰；S2、根据载体的运动特性频率选择合适的相机，相机的帧频需大于等于载体运动特性频率f，确保载体在运动过程中，相机可实时采集到图像；相机与姿态稳定平面工作台面为刚性连接，且指向一致；S3、将相机安装于姿态稳定跟踪平台工作台面；S4、在相机视场内设置十字靶标，记录其中心位置坐标；S5、将S4中记录的位置坐标作为姿态稳定跟踪平台指向参数，控制姿态稳定跟踪平台处于跟踪模式；S6、设定六自由平...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，葛一雷，刘凯，郭凯，吴琛，闫伟，叶虎，张永栋，徐敏杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六六零部队，
类型：发明
国别省市：