CN105135944B - 火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位的方法 - Google Patents
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Abstract
火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位的方法，包括准备步骤和测量步骤，其中准备步骤包括：在勤务塔上瞄准间内固定摆式寻北仪，在摆式寻北仪顶端固定有直角棱镜；直角棱镜的棱镜法线与瞄准标尺保持平行；启动摆式寻北仪寻北，积累6次有效寻北数据求得均值作为摆式寻北仪上大地北，直角棱镜法线与大地北之间的方位角为基准方位；确定瞄准标尺的长横刻线与短竖刻线形成的顺序瞄准点；瞄准仪与选定瞄准点对心；通过瞄准仪测得摆式寻北仪、直角棱镜、惯组棱镜间的方位夹角，换算为箭体的初始方位角的测量步骤。能达到方位基准高精度传递的目的，满足了运载火箭地面瞄准设备使用要求。
Description
技术领域
本发明设计一种光电测量方法，特别是涉及一种方位角的光电测量方法。
背景技术
新一代火箭总体方案与现役火箭设计存在差异。要求在发射场无人值守情况下持续监视箭体瞄准角度，直至到发射点火时刻。现有火箭瞄准系统无法满足瞄准需求。
实践中，火箭通过惯性单元进行导航，惯性单元器件外壳装配直角棱镜，即火箭瞄准棱镜(也称惯组棱镜)，火箭起飞前，通过地面瞄准设备，测量并计算获得该直角棱镜法平面与大地北(N)的方位夹角，即可完成地面瞄准工作。如何快速准确的将发射瞄准的基准方位测得并准确传递到勤务塔上的瞄准间内，并赋予地面瞄准设备，是需要新的火箭总体方案改进的瞄准关键技术。
在火箭勤务塔上，用地面瞄准设备，通过发射、接收瞄准光束，对火箭瞄准棱镜法平面与大地北的方位夹角进行测量，并将基准方位数据传递给火箭控制系统，就是确定瞄准设备发射的瞄准光束(即瞄准光轴)与大地北的方位夹角。
(光电)瞄准仪可用于精确角度测量，通过与寻北仪上的直角棱镜准直，进行基准方位引入功能，可完成射向角装订和光电准直功能，具有抗杂光干扰以及输出敏区信号和瞄准信号功能，并且可以与火箭控制系统一起实现闭环自动化瞄准等功能。
寻北仪直角棱镜可以与光源配合形成稳定的光轴，可以用作瞄准标尺的铺设参考，方便快速确立瞄准仪的工作位置。
摆式(陀螺)寻北仪能在静基座上全天候自动指示方位，依靠惯性元件敏感地球自转角速度水平分量的来完成寻北功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种运载火箭瞄准系统在发射勤务塔上获取基准方位的方法，利用摆式寻北仪自寻北解决在较高勤务塔上无法快速准确测得并传递基准方位的技术问题。
本发明的火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位的方法，包括准备步骤和测量步骤，其中准备步骤包括：
在勤务塔上瞄准间内固定摆式寻北仪，在摆式寻北仪顶端固定有直角棱镜；
摆式寻北仪的直角棱镜的棱镜法线与瞄准标尺保持平行；
启动摆式寻北仪寻北，积累6次有效寻北数据求得均值作为大地北，直角棱镜法线与大地北之间的方位角为基准方位；
确定瞄准标尺的长横刻线与短竖刻线形成的顺序瞄准点；
瞄准仪与选定瞄准点对准；
通过瞄准仪测得摆式寻北仪的直角棱镜、惯组棱镜间的方位角，形成换算为箭体的初始方位角的测量步骤。
所述测量步骤包括：
通过瞄准仪瞄准摆式寻北仪的直角棱镜，获得基准方位角度Ajz；
通过瞄准仪瞄准惯组棱镜，获得准直偏差角β；
通过瞄准仪获得瞄准惯组棱镜和直角棱镜的棱镜法线间的方位旋转角α；
基准方位角度Ajz与惯组棱镜之间的方位夹角θ，以及惯组棱镜的初始方位角Amz根据以下公式获得：
θ＝a+β…………………………………………………………………(2)。
所述瞄准标尺由一条长横刻线和数条短竖刻线构成，每个短竖刻线与长横刻线的垂直交点就是一个瞄准点，刻线宽度0.5mm，竖刻线间距50mm。
所述摆式寻北仪的直角棱镜入射面长度不小于50mm，宽度不小于30mm。
本发明的火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位(初始方位角)的方法均能达到方位基准高精度传递的目的，满足了运载火箭地面瞄准设备使用要求。
附图说明
图1为本发明火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位方法中利用摆式寻北仪获得并传递角度测量示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
结合图1所示，本发明的获取基准方位方法主要包括以下准备步骤：
在勤务塔上瞄准间内固定摆式寻北仪03，在摆式寻北仪顶端固定有直角棱镜02，直角棱镜法线与寻北仪敏感轴间的角度事先标定；
直角棱镜02的棱镜法线与瞄准标尺04保持平行(基本平行)；
启动摆式寻北仪03寻北，积累6次有效寻北数据求得均值作为大地北，该值就是直角棱镜法线的大地北；
确定瞄准标尺的长横刻线与短竖刻线形成的顺序瞄准点；
瞄准仪05与选定瞄准点对心；
准备步骤为具体的，可进一步优化的测量步骤提供了快速测量和参数角度转换的必要物理参照基础，为进一步提高测量精度的算法保留了与大地方位角的映射关系。
通过瞄准仪05测得直角棱镜02、惯组棱镜01、大地方位角间的角度差异，形成换算为箭体的基准方位角的测量步骤。
本发明的获取基准方位方法主要包括以下测量步骤：
通过瞄准仪05瞄准直角棱镜02的法线，光学准直，获得角度数据与测绘标定校验换算获得基准方位角度Ajz；
通过瞄准仪05瞄准惯组棱镜01，获得准直偏差角β；
通过瞄准仪05获得瞄准惯组棱镜01和直角棱镜02的棱镜法线间的方位旋转角α；
基准方位角度Ajz与惯组棱镜01之间的方位夹角θ，以及惯组棱镜01的初始方位角Amz根据以下公式获得：
θ＝a+β…………………………………………………………………(2)
本发明的火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位的方法可以实现超高测量精度，角度误差小，测量持续性好。采用本方法，可以将火箭发射前初始方位角快速映射在平面象限内完成数据转换传递。
本发明获取基准方位方法中使用的瞄准标尺04由一条长横刻线和数条短竖刻线构成，每个短竖刻线与长横刻线的垂直交点就是一个瞄准点，刻线宽度0.5mm，竖刻线间距50mm，根据具体瞄准范围确定瞄准标尺横刻线长度和瞄准点的数量。
直角棱镜入射面长度不小于50mm，宽度不小于30mm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位的方法，包括准备步骤和测量步骤，其中准备步骤包括：
在勤务塔上瞄准间内固定摆式寻北仪(03)，在摆式寻北仪顶端固定有直角棱镜(02)；
摆式寻北仪的直角棱镜(02)的棱镜法线与瞄准标尺(04)保持平行；
启动摆式寻北仪(03)寻北，积累6次有效寻北数据求得均值作为大地北，直角棱镜(02)法线与大地北之间的方位角为基准方位；
确定瞄准标尺的长横刻线与短竖刻线形成的顺序瞄准点；
瞄准仪(05)与选定瞄准点对准；
通过瞄准仪(05)测得摆式寻北仪的直角棱镜(02)、惯组棱镜(01)间的方位角，形成换算为箭体的初始方位角的测量步骤。
2.如权利要求1所述火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位的方法，其特征在于：所述测量步骤包括：
通过瞄准仪(05)瞄准摆式寻北仪的直角棱镜(02)，获得基准方位角度Ajz；
通过瞄准仪(05)瞄准惯组棱镜(01)，获得准直偏差角β；
通过瞄准仪(05)获得惯组棱镜(01)和直角棱镜(02)的棱镜法线间的方位旋转角α；
基准方位角度Ajz与惯组棱镜(01)之间的方位夹角θ，以及惯组棱镜(01)的初始方位角Amz根据以下公式获得：
θ＝a+β…………………………………………………………………(2)。
3.如权利要求2所述火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位的方法，其特征在于：所述瞄准标尺(04)由一条长横刻线和数条短竖刻线构成，每个短竖刻线与长横刻线的垂直交点就是一个瞄准点，刻线宽度0.5mm，竖刻线间距50mm。
4.如权利要求3所述火箭瞄准系统通过摆式寻北仪自寻北获取基准方位的方法，其特征在于：所述摆式寻北仪的直角棱镜入射面长度不小于50mm，宽度不小于30mm。
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