【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于杆臂长度测量，涉及光学及无线超宽带通信结合的杆臂长度测量，特别涉及一种用于舰机传递对准中多杆臂矢量的实时测量方法。
技术介绍
1、舰载机作为空基导弹的发射平台，在制空权的争夺中发挥着重要的战略作用。初始对准是以建立合适的惯性导航坐标系为目的，将惯性导航系统的导航信息初始化的过程。舰载机惯导系统（以下简称子惯导）在使用前，需要利用航母惯导系统（以下简称主惯导）的导航信息完成初始对准，该过程称之为传递对准。主、子惯导基准点在地球惯性导航坐标系中构成的空间矢量，即为传递对准中的杆臂矢量。由于舰载机群在甲板上的停机位置及姿态具有多样性，不同舰载机所对应的杆臂矢量各不相同，形成多杆臂矢量。
2、舰载机惯导系统与航母主惯导间的对准不同于基准与舰船结构固接的其他舰载武器惯导系统的对准问题，主要体现在舰载机对应的杆臂长度大且随航行参数及环境因素而实时变化。目前，针对工程中各类杆臂效应补偿技术，通常采用计算机仿真或半物理仿真的方式对杆臂长度进行估计或对动态杆臂误差进行滤波处理，估计或滤波时间在几十秒到几分钟不等，这大大降低了传递对准速度。为了将杆臂效应引入的误差，从各类误差源的综合影响中分离出来，进而实现精度更高、速度更快的误差补偿，就必须对杆臂矢量进行实时测量。然而，由于当前测量方法的限制，关于舰机传递对准中舰载机群多杆臂矢量的实时测量方法及关键技术的研究成果还鲜有报道。
3、因而，舰机传递对准中杆臂长度测量领域，急需一种适应舰载机群停机位置及姿态的多样性，能实现全甲板范围内舰载机多杆臂矢量的实时测量方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于舰机传递对准中多杆臂矢量的实时测量方法，面向全甲板舰载机实现传递对准中多杆臂矢量的同步实时测量。
2、本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
3、一种用于舰机传递对准中多杆臂矢量的实时测量方法，其特征在于：所述测量方法采用的测量装置包括若干套空间基准发射单元及空间位姿测量单元、若干套无线超宽带uwb定位基站及若干套无线超宽带uwb定位标签及工控机单元；所述定位标签与定位基站进行无线通信，所述定位基站将通信数据无线传送到工控机单元，工控机单元的测量软件完成各定位标签位置的实时测量；所述空间基准发射单元发射十字线结构光并配合激光测距仪实现六自由度位姿基准的产生和发射；所述空间位姿测量单元接收空间基准发射单元产生的基准结构光，由图像采集模块对接收光斑进行成像，并实时将采集图像通过无线数传模块传送到所述工控机单元，所述空间位姿测量单元包括无线数传模块，所述数传模块将图像采集模块采集的图像实时传输到所述工控机单元；所述工控机单元通过图像处理技术，计算所述空间位姿测量单元相对于空间基准发射单元的位姿变动；
4、而且，所述空间基准发射单元的tx1、tx2、tx3、tx4、tx5固接于舰船主惯导上，空间位姿测量单元的rx1、rx2、rx3、rx4、rx5固接于舰体的障碍物附近，所述空间位姿测量单元rx1与所述空间基准发射单元tx2固接；所述空间位姿测量单元rx2与所述的空间基准发射单元tx3、tx4、tx5固接；所述空间位姿测量单元rx3、rx4、rx5分别与所述无线超宽带uwb定位基站p1、p2、p3固接；舰机机体上建立子惯导基准点os的观测点op，舰机机体上设置方向标志点m1和m2，且标志点和与观测点三点不共线，在观测点op方向标志点m1和m2处设置uwb定位标签，所述测量方法的步骤为：
5、1）测量装置的布局、设置与启动：在甲板上对定位基站进行设置，每个定位基站与一套所述空间位姿测量单元固接，所述空间基准发射单元tx1固接于舰船主惯导附近，与主惯导保持固定位置关系；所述空间位姿测量单元rx1与所述空间基准发射单元tx2固接，并置于舰体障碍物附近，所述空间位姿测量单元rx2与所述空间基准发射单元tx3、tx4、tx5固接，并置于甲板附近，所述空间位姿测量单元rx3、rx4、rx5分别与所述uwb定位基站p1、p2、p3固接；舰机机体上建立子惯导基准点os的观测点op，并设置方向标志点m1和m2，且标志点和与观测点三点不共线，观测点op方向标志点m1和m2处设置uwb定位标签；设置完成后开启各装置及工控机单元；
6、2）舰船挠曲变形环境下uwb定位基站位置的测量：在舰船甲板上设置所述p1、p2、p3三个定位基站，将主惯导位姿基准传递以转折接力形式至定位基站附近，建立起定位基站与主惯导间的实时光电联系，完成各定位基站在舰船主惯性导航坐标系中的三维位置坐标的实时测量；
7、3）杆臂矢量末端的体现：在舰机机体上设置子惯导基准点os的观测点op，舰载机在停机状态可将机体当做局部刚体处理，因此观测点与子惯导基准点间具有固定的空间位置关系，该位置关系通过事先精确标定获得，在观测点处设置uwb定位标签，通过uwb定位技术，结合基于基准光束可跨障碍传递的形变测量技术，实现该定位标签在主惯导坐标系obxbybzb中的实时坐标值；
8、4）观测矢量及其水平角与方位角的定义：定义观测点op与子惯导基准点os在主惯性导航坐标系obxbybzb构成的空间矢量称为观测矢量，设观测点op与子惯导基准点os在主惯性导航坐标系obxbybzb平面内的投影点分别为op’和os’，定义观测矢量与obxbyb平面间的夹角α，为观测矢量的水平角，定义观测矢量在obxbyb平面内的投影矢量与xb轴间的夹角β，为观测矢量的方位角；
9、5）杆臂矢量末端的定位：在标志点m1位置布置定位标签a，在标志点m2位置布置定位标签b，定位标签a与b分别与甲板附近的定位基站进行通信，实时获取两定位标签a、b在主惯导导航坐标系中的坐标值，结合观测点op的位置坐标，实现方向标志面姿态的实时测量；由于观测点op与子惯导基准点os位置关系固定，观测矢量的模长为固定值，可通过已经精确测量得到，设其模长为l0，该模长为测量中的常量参数，通过实时测量方向标志面姿态，利用矩阵变换原理，实时获取观测矢量的水平角α及方位角β；
10、观测点op的位置坐标由基于uwb的定位技术实时测量得到，设为op（xp，yp，zp），则根据空间立体几何知识，子惯导基准点的位置坐标os（xs，ys，zs）可由式（1）计算得到：
11、 (1)
12、从而待测杆臂矢量的长度可由公式（2）计算得到：
13、 （2）
14、6）多杆臂矢量的实时测量：针对舰载机群多杆臂矢量的实时测量，在甲板上方n架舰载机中设置合适的观测点op1、op2、...、opn，建立多杆臂矢量的网络化实时测量体系，根据公式（2）依次进行各观测点的待测杆臂矢量长度测量。
15、本专利技术的优点和有益效果为：
16、1、本专利技术充分尊重了舰船挠曲变形的事实，面向全甲板舰载机实现传递对准中多杆臂矢量的同步实时测量；克服了传统杆臂长度滤波估计方法估计时间较长的弊端，有利于提高舰载机传递对准的速度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于舰机传递对准中多杆臂矢量的实时测量方法，其特征在于：所述测量方法采用的测量装置包括若干套空间基准发射单元及空间位姿测量单元、若干套无线超宽带UWB定位基站及若干套无线超宽带UWB定位标签及工控机单元；所述定位标签与定位基站进行无线通信，所述定位基站将通信数据无线传送到工控机单元，工控机单元的测量软件完成各定位标签位置的实时测量；所述空间基准发射单元发射十字线结构光并配合激光测距仪实现六自由度位姿基准的产生和发射；所述空间位姿测量单元接收空间基准发射单元产生的基准结构光，由图像采集模块对接收光斑进行成像，并实时将采集图像通过无线数传模块传送到所述工控机单元，所述空间位姿测量单元包括无线数传模块，所述数传模块将图像采集模块采集的图像实时传输到所述工控机单元；所述工控机单元通过图像处理技术，计算所述空间位姿测量单元相对于空间基准发射单元的位姿变动。
2.根据权利要求1所述的用于舰机传递对准中多杆臂矢量的实时测量方法，其特征在于：所述空间基准发射单元的TX1、TX2、TX3、TX4、TX5固接于舰船主惯导上，空间位姿测量单元的RX1、RX2、RX3、RX4、RX5
...【技术特征摘要】
1.一种用于舰机传递对准中多杆臂矢量的实时测量方法，其特征在于：所述测量方法采用的测量装置包括若干套空间基准发射单元及空间位姿测量单元、若干套无线超宽带uwb定位基站及若干套无线超宽带uwb定位标签及工控机单元；所述定位标签与定位基站进行无线通信，所述定位基站将通信数据无线传送到工控机单元，工控机单元的测量软件完成各定位标签位置的实时测量；所述空间基准发射单元发射十字线结构光并配合激光测距仪实现六自由度位姿基准的产生和发射；所述空间位姿测量单元接收空间基准发射单元产生的基准结构光，由图像采集模块对接收光斑进行成像，并实时将采集图像通过无线数传模块传送到所述工控机单元，所述空间位姿测量单元包括无线数传模块，所述数传模块将图像采集模块采集的图像实时传输到所述工控机单元；所述工控机单元通过图像处理技术，计算所述空间位姿...
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