【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学，具体为一种基于组合反射体的滚转角测量方法。
技术介绍
1、载体的偏航角、俯仰角、滚转角三维姿态角是载体自身工作状态和其他设备姿态参考的关键参数，在航空、航天和武器装备等领域具有广泛的应用。根据不同的测量精度、测量范围等要求，涌现了诸多三维姿态角测量方法，如电磁测量、光电测量等。
2、但目前相对于偏航角和俯仰角而言,滚转角的高精度测量是姿态角测量领域的一个难题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于组合反射体的滚转角测量方法，解决了目前相对于偏航角和俯仰角而言,滚转角的测量难以保证高精度的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于组合反射体的滚转角测量方法，包括以下步骤：
3、步骤一、使用光电自准直仪发射平行光线；
4、步骤二、将平行光线照射到固定在被测载体上的组合反射体上；
5、步骤三、接收组合反射体或平面反射镜反射出的光线；
6、步骤四、根据接收到的光线的角度偏转测量载体的滚转角。
7、优选的，所述组合反射体包括直角棱镜、第一平面反射镜和液体，所述平面反射镜置于所述液体表面。
8、优选的，所述光电自准直仪包括光源、聚光镜、孔径光阑、二维psd、分光棱镜、物镜，所述光源位于光电子准直仪内部后侧，所述孔径光阑和二维psd分别位于所述物镜的两个共轭焦平面上，所述物镜位于光电子准直仪内部前侧。
9、优选的，
10、
11、优选的，所述公式一中，当平面镜绕xm轴转动ɑ角，像点在像平面上相应沿y轴移动，转角可以由像点的移动距离表示。
12、优选的，所述公式一，假设光电子准直仪发射的平行光遇到组合反射体反射，通过组合反射体将被测载体的滚转角转换为ɑ测量，将组合反射体与载体固定，载体上表面法线方向与um轴平行，光电自准直仪以平行wm轴方向出射平行光，当载体绕wm轴转动角，即载体的滚转角为γ，组合反射体也随之转动γ，将γ转化为上述ɑ的变化，得到载体滚转角γ。
13、优选的，所述步骤四中，当载体绕wm轴旋转角度γ，即滚转角为γ，以方向入射的光线，经具有空间角的直角反射镜后，向下到达漂浮于液体表面的第二平面反射镜，经反射后向上到达直角反射镜，最后反射离开组合反射体，反射光线单位方向矢量用表示，因为直角反射镜随载体旋转γ角，导致反射光与入射光产生角度偏转δ，对入射光线和反射光线进行矢量运算可得，
14、
15、
16、
17、其中，当载体(6)的滚转角为γ时，反射光与入射光成2γ角返回。
18、优选的，所述步骤四中，光电自准直仪以方向出射平行光，在直角坐标系ouvw中，ouv在像平面内，w轴为像平面的法线方向，当载体无角度转动时，反射光线沿入射光线返回，经透镜后，成像在像平面中心位置d处，当载体滚转角为γ时，由组合反射体的反射特性，反射光线以方向返回光电自准直仪，经透镜后，成像在像平面上d'(ud',vd',0)点，其中ud'、vd'可用公式五和公式六所示：
19、
20、
21、其中，当γ很小时，上式可简化为：
22、ud'＝0 (7)
23、vd'＝-2γ·f (8)。
24、优选的，所述载体滚转角为γ时，光电自准直仪的像点在像平面沿v轴负方向移动dd'＝2γ·f，由公式五可知，载体滚转角γ和α、β的关系为：
25、γ＝α (9)。
26、本专利技术提供了一种基于组合反射体的滚转角测量方法。具备以下有益效果：
27、本专利技术通过将组合反射体与载体固定，并利用光电自准直仪出射平行光，通过将载体滚转角γ转换为α的测量，从而实现载体滚转角的测量，可以实现载体的滚转姿态角的测量，具有非接触、测量结果与测量距离无关、测量分辨率和精度高的优点。
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1.一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述组合反射体包括直角棱镜(10)、第一平面反射镜(4)和液体(9)，所述平面反射镜(4)置于所述液体(9)表面。
3.根据权利要求1所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述光电自准直仪(1)包括光源(11)、聚光镜(12)、孔径光阑(13)、二维PSD(14)、分光棱镜(15)、物镜(16)，所述光源(11)位于光电子准直仪(1)内部后侧，所述孔径光阑(13)和二维PSD(14)分别位于所述物镜(16)的两个共轭焦平面上，所述物镜(16)位于光电子准直仪(1)内部前侧。
4.根据权利要求1所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述步骤四中，光电子准直仪(1)发射的平行光遇到第一平面反射镜(4)反射，第一平面反射镜(4)法线方向与Zm轴平行，若光束按法线方向入射，则平行光束按原来的入射方向返回，经透镜(3)汇聚后，成像于透镜焦平面(2)的中心位置M处，其中当平面镜绕Ym轴转
5.根据权利要求4所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述公式一中，当平面镜绕Xm轴转动ɑ角，像点在像平面上相应沿Y轴移动，转角可以由像点的移动距离表示。
6.根据权利要求4所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述公式一，假设光电子准直仪(1)发射的平行光遇到组合反射体(5)反射，通过组合反射体(5)将被测载体(6)的滚转角转换为ɑ测量，将组合反射体(5)与载体(6)固定，载体(6)上表面法线方向与Um轴平行，光电自准直仪(1)以平行Wm轴方向出射平行光，当载体(6)绕Wm轴转动角，即载体的滚转角为γ，组合反射体(5)也随之转动γ，将γ转化为上述ɑ的变化，得到载体滚转角γ。
7.根据权利要求1所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述步骤四中，当载体绕Wm轴旋转角度γ，即滚转角为γ，以方向入射的光线，经具有空间角的直角反射镜(7)后，向下到达漂浮于液体表面的第二平面反射镜(8)，经反射后向上到达直角反射镜(7)，最后反射离开组合反射体(5)，反射光线单位方向矢量用表示，因为直角反射镜(7)随载体(6)旋转γ角，导致反射光与入射光产生角度偏转δ，对入射光线和反射光线进行矢量运算可得，
8.根据权利要求1所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述步骤四中，光电自准直仪(1)以方向出射平行光，在直角坐标系OUVW中，OUV在像平面内，W轴为像平面的法线方向，当载体(6)无角度转动时，反射光线沿入射光线返回，经透镜(3)后，成像在像平面中心位置D处，当载体滚转角为γ时，由组合反射体(5)的反射特性，反射光线以方向返回光电自准直仪(1)，经透镜(3)后，成像在像平面上D'(uD',vD',0)点，其中uD'、vD'可用公式五和公式六所示：
9.根据权利要求6所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述载体(6)滚转角为γ时，光电自准直仪(1)的像点在像平面沿V轴负方向移动DD'＝2γ·f，由公式五可知，载体滚转角γ和α、β的关系为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述组合反射体包括直角棱镜(10)、第一平面反射镜(4)和液体(9)，所述平面反射镜(4)置于所述液体(9)表面。
3.根据权利要求1所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述光电自准直仪(1)包括光源(11)、聚光镜(12)、孔径光阑(13)、二维psd(14)、分光棱镜(15)、物镜(16)，所述光源(11)位于光电子准直仪(1)内部后侧，所述孔径光阑(13)和二维psd(14)分别位于所述物镜(16)的两个共轭焦平面上，所述物镜(16)位于光电子准直仪(1)内部前侧。
4.根据权利要求1所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述步骤四中，光电子准直仪(1)发射的平行光遇到第一平面反射镜(4)反射，第一平面反射镜(4)法线方向与zm轴平行，若光束按法线方向入射，则平行光束按原来的入射方向返回，经透镜(3)汇聚后，成像于透镜焦平面(2)的中心位置m处，其中当平面镜绕ym轴转动β角，根据光的反射定律，反射光将与入射光成2β角返回，成像于m’处，像点沿xm轴移动距离与转角的关系如公式一所示，其中f为透镜焦距：
5.根据权利要求4所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述公式一中，当平面镜绕xm轴转动ɑ角，像点在像平面上相应沿y轴移动，转角可以由像点的移动距离表示。
6.根据权利要求4所述的一种基于组合反射体的滚转角测量方法，其特征在于，所述公式一，假设光电子准直仪(1)发射的平行光遇到组合反射体(...
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