一种传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机载光电设备技术领域，本发明专利技术提供一种传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法及装置，装置包括：三轴转台、传感器组、三轴陀螺组、平行光管和全站仪，三轴转台设有外环、中环和内环，传感器组安装于三轴转台的内环基座面板上，其中，传感器组设有成像通道；三轴陀螺组设于传感器组上；平行光管设于传感器组的成像通道正前方，全站仪设于三轴转台和平行光管之间。本发明专利技术可以根据标定出来的结果修正三轴陀螺组输出的速率数据，从而提高传感器视轴瞄准线空间速率的测量精度，进而提高机载光电设备稳定精度，可广泛应用于各类高精度稳定平台，应用范围广，具有一定的应用推广价值。广价值。广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法及装置


[0001]本专利技术涉及机载光电设备
，适用于各类高精度视轴稳定平台，特别是涉及一种传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法及装置。

技术介绍

[0002]随着用户对远距离成像探测需求的不断提升，机载光电设备成像传感器的空间分辨率不断提高，对伺服稳定平台的稳定精度要求也在逐步提升，有时甚至达到了微弧级。陀螺作为机载光电设备内的重要数据采集单元，是伺服稳定平台实现闭环控制隔离外部扰动的重要数据源，其精度直接影响着伺服系统的最终精度。
[0003]传统的机载光电设备(例如：机载光电吊舱)中常分别采用方位陀螺、俯仰陀螺敏感设备方位、俯仰轴向转动速率，并以此为输入源进行伺服稳定。此方案完全依靠结构加工、装配保证陀螺之间的正交性，未考虑成像通道传感器视轴瞄准线与陀螺轴系是否正交，最终呈现给用户的画面中就会出现画面中心绕某一点旋转的“画圆”现象，出现此问题的根源在于陀螺采集的速率数据无法准确代表成像通道传感器视轴瞄准线的转动速率，由于陀螺输出的数据中通常存在自身的随机游走、零偏误差等，且包含地球自转分量，而传感器视轴瞄准线无法直接量测，如何标定二者之间的空间相对关系、修正陀螺输出的速率数据，进而提高机载光电设备稳定精度，是现有技术中尚未克服的一个难题。
[0004]鉴于此，克服现有技术中所存在的不足是本
亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术，本专利技术为传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系二者之间的空间相对关系的标定、实现陀螺输出的速率数据修正，进而提高机载光电设备稳定精度提供一种新的实现方案。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法，包括：
[0008]S1，依次将三轴转台的外环、中环和内环轴系进行归零；
[0009]S2，将传感器组安装于三轴转台的内环基座面板上，同时，将平行光管放置在传感器组正前方，保证各成像通道的传感器通电后可看到平行光管十字丝；
[0010]S3，将全站仪放置于平行光管与三轴转台之间，通过全站仪对平行光管进行调平，保证平行光管十字丝与全站仪中心十字重合；
[0011]S4，通过调整三轴转台外环零位、调整传感器组与内环基座面板之间的间隙，使得传感器视轴瞄准线与三轴转台的外环、中环和内环轴系平行或正交；
[0012]S5，依次转动三轴转台的外环、中环和内环，并同步记录和计算三轴陀螺组输出的速率数据，对三轴陀螺组输出的速率数据进行处理，得到三轴陀螺轴系与传感器视轴瞄准线之间的旋转变换矩阵；
[0013]S6，利用三轴陀螺轴系与传感器视轴瞄准线之间的旋转变换矩阵修正三轴陀螺组
输出的速率数据。
[0014]优选的，在S3中，全站仪设有望远镜和水准气泡，所述通过全站仪对平行光管进行调平，包括：
[0015]S31，使用水准气泡将全站仪进行调平；
[0016]S32，使用望远镜瞄准平行光管十字丝，旋转平行光管十字丝，使得望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝重合；
[0017]S33，将望远镜俯仰角和方位角分别转动180
°
，再次观察望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝重合情况；
[0018]S34，根据望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝重合情况，若不重合，采取对应的调整策略，直至望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝重合。
[0019]优选的，在S34中，所述若不重合，采取对应的调整策略，包括：
[0020]S341，预估望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝的偏差量；
[0021]S342，根据望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝的偏差量，调整平行光管支撑柱高度，使得望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝的偏差量大致减半；
[0022]S343，将全站仪当前方位角置零，继续重复S33和S34。
[0023]优选的，在S5中，所述依次转动三轴转台的外环、中环和内环，其转动方式包括：分别按顺时钟方向转动预设角度和按逆时钟方向转动同一预设角度。
[0024]优选的，在S5中，所述依次转动三轴转台的外环、中环和内环，并同步记录和计算三轴陀螺组输出的速率数据，包括：
[0025]S51，外环顺时针转动3600度，记录此段陀螺数据并按周期进行积分后得到[head1,pitch1,roll1]，保持静止2分钟；外环逆时针转动3600
°
，记录此段陀螺数据并按周期进行积分后得到[head2,pitch2,roll2]，保持静止2分钟；
[0026]S52，中环顺时针转动3600度，记录此段陀螺数据并按周期进行积分后得到[head3,pitch3,roll3]，保持静止2分钟；中环逆时针转动3600
°
，记录此段陀螺数据并按周期进行积分后得到[head4,pitch4,roll4]，保持静止2分钟；
[0027]S53，内环顺时针转动3600度，记录此段陀螺数据并按周期进行积分后得到[head5,pitch5,roll5]，保持静止2分钟；内环逆时针转动3600
°
，记录此段陀螺数据并按周期进行积分后得到[head6,pitch6,roll6]，保持静止2分钟；
[0028]其中，head、pitch和roll分别代表与X、Y和Z轴向的角度积分。
[0029]优选的，在S5中，所述对三轴陀螺组输出的速率数据进行处理，具体为：
[0030]通过将顺时针转动数据与逆时针转动数据进行相减，消除陀螺数据中的随机噪声以及地球自转分量。
[0031]优选的，在S5中，所述对三轴陀螺组输出的速率数据进行处理，得到三轴陀螺轴系与传感器视轴瞄准线之间的旋转变换矩阵，具体为：
[0032][0033]其中，M代表三轴陀螺轴系与传感器视轴瞄准线之间的旋转变换矩阵。
[0034]优选的，在S6中，所述利用三轴陀螺轴系与传感器视轴瞄准线之间的旋转变换矩阵修正三轴陀螺组输出的速率数据，具体为：
[0035](head
var
,pitch
var
,Yoll
var
)＝(head
org
,pitch
org
,roll
org
)
×
M
[0036]其中，var代表修正值，org代表初始值。
[0037]第二方面，本专利技术提供一种传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的装置，使用第一方面所述的传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法，包括：
[0038]三轴转台、传感器组、三轴陀螺组、平行光管和全站仪，三轴转台设有外环、中环和内环，传感器组安装于三轴转台的内环基座面板上，其中，传感器组设有成像通道；三轴陀螺组设于传感器组上；平行光管设于传感器组的成像通道正前方，全站仪设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法，其特征在于，包括：S1，依次将三轴转台的外环、中环和内环轴系进行归零；S2，将传感器组安装于三轴转台的内环基座面板上，同时，将平行光管放置在传感器组正前方，保证各成像通道的传感器通电后可看到平行光管十字丝；S3，将全站仪放置于平行光管与三轴转台之间，通过全站仪对平行光管进行调平，保证平行光管十字丝与全站仪中心十字重合；S4，通过调整三轴转台外环零位、调整传感器组与内环基座面板之间的间隙，使得传感器视轴瞄准线与三轴转台的外环、中环和内环轴系平行或正交；S5，依次转动三轴转台的外环、中环和内环，并同步记录和计算三轴陀螺组输出的速率数据，对三轴陀螺组输出的速率数据进行处理，得到三轴陀螺轴系与传感器视轴瞄准线之间的旋转变换矩阵；S6，利用三轴陀螺轴系与传感器视轴瞄准线之间的旋转变换矩阵修正三轴陀螺组输出的速率数据。2.根据权利要求1所述的传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法，其特征在于，在S3中，全站仪设有望远镜和水准气泡，所述通过全站仪对平行光管进行调平，包括：S31，使用水准气泡将全站仪进行调平；S32，使用望远镜瞄准平行光管十字丝，旋转平行光管十字丝，使得望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝重合；S33，将望远镜俯仰角和方位角分别转动180
°
，再次观察望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝重合情况；S34，根据望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝重合情况，若不重合，采取对应的调整策略，直至望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝重合。3.根据权利要求2所述的传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法，其特征在于，在S34中，所述若不重合，采取对应的调整策略，包括：S341，预估望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝的偏差量；S342，根据望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝的偏差量，调整平行光管支撑柱高度，使得望远镜瞄准线十字丝与平行光管十字丝的偏差量大致减半；S343，将全站仪当前方位角置零，继续重复S33和S34。4.根据权利要求1所述的传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法，其特征在于，在S5中，所述依次转动三轴转台的外环、中环和内环，其转动方式包括：分别按顺时钟方向转动预设角度和按逆时钟方向转动同一预设角度。5.根据权利要求4所述的传感器视轴瞄准线与三轴陀螺轴系标定的方法，其特征在于，在S5中，所述依次转动三轴转台的外环、中环和内环，并同步记录和计算三轴陀螺组输出的速率数据，包括：S51，外环顺时针转动3600度，记录此段陀螺数据并按周期进行积分后得到[head1,pitch1,roll1]，保持静止2分钟；外环逆时针转动3600
°
，记...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡昆钰，马志成，樊新会，
申请(专利权)人：武汉华中天勤防务技术有限公司，
类型：发明
国别省市：