CN104697747A - 一种平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测方法 - Google Patents

Abstract

一种平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测方法，包括瞄准棱镜的不水平度标定方法和瞄准棱镜的不垂直度标定方法。本发明仅使用一只正六面体、一台自准直仪、两台经纬仪共计四件装置即实现平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测，填补了该项方法的技术空白。本发明允许被测对象有较大的摆动角，即有较大的仰角差；以大地水平作为基准，不需要通过标准六面体进行基准转换，提高了光学瞄准棱镜安装精度偏差标定的检测精度，操作简单、高效，易于实现，测试精度高。

Description

一种平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种航天器平台***用光学瞄准棱镜的安装误差标定方法。

背景技术

陀螺稳定平台6上通常装有光学瞄准棱镜1。瞄准棱镜1作为导弹初始瞄准的基准，其安装精度将直接影响导弹起飞前的瞄准，从而影响导弹的落点精度。

平台6的制造过程中，在各种筛选试验和力学环境的作用下，平台6中台体结构的应力变化、棱镜组件与台体之间的温度系数不匹配、安装部位应力释放等原因引起瞄准棱镜1的安装精度偏差发生变化。当水平方向固定螺钉产生应力释放时，将引起棱镜组件绕X轴转动，即引起棱镜组件水平方向的安装精度发生变化；如果方位方向固定螺钉产生应力释放，将引起棱镜组件绕Y轴转动，即引起棱镜组件方位方向的安装精度发生变化。

根据以往的试验数据和经验积累得出，瞄准棱镜1的安装精度偏差变化量通常在30″左右。在平台6的各种筛选试验完成后，平台6上的应力释放已经完成，棱镜组件的安装精度相对稳定在某一数值，可根据最后稳定的该数值进行误差补偿，便可不影响导弹落点精度。因此，需要研究平台6的光学瞄准棱镜1安装精度偏差的标定检测方法，在平台6出厂前对棱镜组件的安装精度偏差进行标定，以便总体在***上采取补偿措施，提高导弹的落点精度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种航天器平台***用光学瞄准棱镜的安装误差标定方法。

本发明的技术解决方案是：

一种平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测方法，包括瞄准棱镜的不水平度标定方法和瞄准棱镜的不垂直度标定方法，其中：

瞄准棱镜的不水平度标定方法包括如下步骤：

(1)将平台架高，在平台的上方固定自准直仪，并调节自准直仪的光轴对准到当地的铅垂方向；

(2)将正六面体固定安装在平台上，利用自准直仪调整该正六面体，使得正六面体保持水平，进而使得平台保持水平；

(3)以所述正六面体为基准，将瞄准棱镜固定安装在平台上；

(4)架设第一经纬仪和第二经纬仪，使得第一经纬仪和第二经纬仪均对准平台上的瞄准棱镜的中央位置；分别记录第一经纬仪的仰角θ1、第二经纬仪的仰角θ2以及第二经纬仪对准瞄准棱镜时的方位角β2；

(5)保持第一经纬仪对准瞄准棱镜时的方位角不变，调整第二经纬仪，使得第二经纬仪对准第一经纬仪，并记录第二经纬仪对准第一经纬仪时的方位角β2′；

(6)根据步骤(13)和步骤(14)的结果，计算出瞄准棱镜的不水平度δ＝(β2′-β2)/(tanθ1-tanθ2)；

(7)重复执行步骤(4)～(6)若干次，取不水平度δ的平均值，实现瞄准棱镜的不水平度标定；

瞄准棱镜的不垂直度标定方法包括如下步骤：

(21)将平台架高，在平台的上方固定自准直仪，并调节自准直仪的光轴对准到当地的铅垂方向；

(22)将正六面体固定安装在平台上，利用自准直仪调整该正六面体，使得正六面体保持水平，进而使得平台保持水平；

(23)以所述正六面体为基准，将瞄准棱镜固定安装在平台上；

(24)架设第一经纬仪，使得第一经纬仪沿平行于瞄准棱镜的棱线方向对准正六面体，架设第二经纬仪，并使得第二经纬仪以仰角θ对准平台上的瞄准棱镜的中央位置；分别记录第一经纬仪对准六面体的方位角β1、第二经纬仪对准平台的瞄准棱镜的方位角β3；

(25)调整第一经纬仪和第二经纬仪，使得第二经纬仪对准第一经纬仪，记录第一经纬仪对准第二经纬仪时的方位角β1′以及第二经纬仪对准第一经纬仪时的方位角β3′；

(26)根据步骤(24)和步骤(25)的结果，计算出瞄准棱镜的不垂直度Δ＝(β1′-β1)+(β3-β3′)-90°-δ·tanθ；

(27)重复执行步骤(24)～(26)若干次，取不垂直度Δ的平均值，实现瞄准棱镜的不垂直度标定。

所述瞄准棱镜为直角三棱镜，步骤(3)中瞄准棱镜安装在平台上之后，瞄准棱镜的入射面法线与水平面成25°。

步骤(24)中第一经纬仪与平台之间距离2米，第二经纬仪与平台之间距离3米，仰角θ为25°。

进行瞄准棱镜的不水平度标定时，平台被架高2.5m，进行瞄准棱镜的不垂直度标定时，平台被架高2m。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明仅使用1只正六面体、1台自准直仪、2台经纬仪共计4件装置即实现平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测，填补了该项方法的技术空白。

(2)本发明采用了经纬仪测量，瞄准棱镜可以是垂直状态也可以是水平状态，允许被测对象有较大的摆动角，即有较大的仰角差；

(3)本发明的技术方法以大地水平作为基准，不需要通过标准六面体进行基准转换，提高了光学瞄准棱镜安装精度偏差标定的检测精度；

(4)本发明的测量方法与光学瞄准棱镜的实际使用方法相同，使用范围广，包括各类惯性平台的装配状态、测试状态、使用状态、通电状态、不同点状态等，加强了本发明的实用性；

(5)本发明通过经纬仪对瞄的方法可将经纬仪的很多误差予以消除，如横轴与竖轴不垂直形成的俯仰误差、目镜分划板与自准直分划板的不重合误差等；

(6)本发明由于采用了操作简单、高效，易于实现，测试精度高。

附图说明

图1为本发明光学瞄准棱镜不水平度计算原理图；

图2为本发明光学瞄准棱镜不垂直度计算原理图；

图3为本发明光学瞄准棱镜不水平度标定原理图；

图4为本发明光学瞄准棱镜不垂直度标定原理图。

具体实施方式

本发明提供了一种航天器平台***用的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测方法，包括瞄准棱镜1的不水平度标定方法和瞄准棱镜1的不垂直度标定方法。本发明共包含6个部件：瞄准棱镜1为被测装置；第一经纬仪2和第二经纬仪2用于测量测量俯仰角；正六面体4提供瞄准棱镜1安装和检测的基准位置；自准直仪5用于调整正六面体4，使其处于基准位置；瞄准棱镜1和正六面体4安装于平台6中。

其中：瞄准棱镜1的不水平度标定方法如图3所示，包括如下步骤：

(1)将平台6架高，在平台6的上方固定自准直仪5，并调节自准直仪5的光轴对准到当地的铅垂方向；

(2)将正六面体4固定安装在平台6上，利用自准直仪5调整该正六面体4，使得正六面体4保持水平，进而使得平台6保持水平；

(3)以所述正六面体4为基准，将瞄准棱镜1固定安装在平台6上；所述瞄准棱镜1为直角三棱镜，瞄准棱镜1安装在平台6上之后，瞄准棱镜1的入射面法线与水平面成25°；

(4)架设第一经纬仪2和第二经纬仪3，使得第一经纬仪2和第二经纬仪3均对准平台6上的瞄准棱镜1的中央位置；分别记录第一经纬仪2的仰角θ1、第二经纬仪3的仰角θ2以及第二经纬仪3对准瞄准棱镜1时的方位角β2；

(5)保持第一经纬仪2对准瞄准棱镜1时的方位角不变，调整第二经纬仪3，使得第二经纬仪3对准第一经纬仪2，并记录第二经纬仪3对准第一经纬仪2时的方位角β2′；

(6)根据图1及公式：

Δβ＝δ·tanθ

式中：Δβ——不水平度引起的附加不垂直度

δ——不水平度

θ——经纬仪与水平面夹角，即仰角

第一经纬仪2所读出的不垂直度为Δβ1＝δ·tanθ1；

第二经纬仪3所读出的不垂直度为Δβ1＝δ·tanθ1；

因此瞄准棱镜1的不水平度为δ＝(Δβ1-Δβ2)/(tanθ1-tanθ2)

上式中θ1和θ2是已知固定值，只需知道2台经纬仪所读出的不垂直度Δβ1和Δβ2，就可以计算出瞄准棱镜1的不水平度。在实际操作中，由于2台经纬仪没有方位基准，因此只能读出实际的方位角，而无法读出不垂直度Δβ1和Δβ2。为此需要将已经找正瞄准棱镜1的第一经纬仪2在方位角不动的情况下与第二经纬仪3对瞄，通过第二经纬仪3调整方位角找正第一经纬仪2，读出方位角β2′。根据经纬仪工作原理可知：

β2′-β2＝Δβ1-Δβ2

因此瞄准棱镜1的不水平度可用下式计算：

δ＝(β2′-β2)/(tanθ1-tanθ2)。

(7)重复执行步骤(4)～(6)若干次，取不水平度δ的平均值，实现瞄准棱镜1的不水平度标定；

瞄准棱镜1的不垂直度标定方法如图4所示，包括如下步骤：

(21)将平台6架高，在平台6的上方固定自准直仪5，并调节自准直仪5的光轴对准到当地的铅垂方向；

(22)将正六面体4固定安装在平台6上，利用自准直仪5调整该正六面体4，使得正六面体4保持水平，进而使得平台6保持水平；

(23)以所述正六面体4为基准，将瞄准棱镜1固定安装在平台6上；

(24)架设第一经纬仪2，使得第一经纬仪2沿平行于瞄准棱镜1的棱线方向对准正六面体4，架设第二经纬仪3，并使得第二经纬仪3以仰角θ对准平台6上的瞄准棱镜1的中央位置；分别记录第一经纬仪2对准六面体4的方位角β1、第二经纬仪3对准平台6的瞄准棱镜1的方位角β3；

(25)调整第一经纬仪2和第二经纬仪3，使得第二经纬仪3对准第一经纬仪2，记录第一经纬仪2对准第二经纬仪3时的方位角β1′以及第二经纬仪3对准第一经纬仪2时的方位角β3′；

(26)根据图2，瞄准棱镜1的不垂直度Δ可用下式计算：

Δ＝γ1+γ2-90°-δ·tanθ

式中：γ1——第一经纬仪2由对瞄准棱镜1调整为对准第二经纬仪3时变化的方位角

γ2——第二经纬仪3由对正六面体4调整为对准第一经纬仪2时变化的方位角

δ·tanθ——第一经纬仪2在以仰角θ斜瞄瞄准棱镜1时由于不水平度δ引起的不垂直度

由于：

γ1＝β1′-β1

γ2＝β3-β3′

因此，瞄准棱镜1的不垂直度Δ可用下式计算：

Δ＝(β1′-β1)+(β3-β3′)-90°-δ·tanθ

(27)重复执行步骤(24)～(26)若干次，取不垂直度Δ的平均值，实现瞄准棱镜1的不垂直度标定。

实施例

1光学瞄准棱镜不水平度检测

(1)按图3所示，将平台6架高至2.5米左右。将自准直仪5的光轴对准到当地的铅垂方向，对准精度不大于3″。

(2)用自准直仪5调整正六面体4，使正六面体4保持水平。

(3)距离平台6 3.3米左右架设第一经纬仪2以30.9337°仰角对准平台6的瞄准棱镜1中央，距离平台6 4.8米左右在三脚架上架设第二经纬仪3以16.6917°仰角对准平台6的瞄准棱镜1中央。2台经纬仪对准瞄准棱镜1后进行对瞄，微调经纬仪的位置，使2台经纬仪对准瞄准棱镜1后的光轴在同一平面内。调整好后，固定经纬仪的位置。

(4)读取第二经纬仪3对准棱镜的方位角为243.4969°，对瞄第一经纬仪2的方位角为243.4986°，计算出棱镜不水平度为21.40°。

2光学瞄准棱镜不垂直度检测

(1)按图4所示，将平台6架高降至2米左右。将自准直仪5的光轴对准到当地的铅垂方向，对准精度不大于3″。

(2)用自准直仪5调整正六面体4，使正六面体4保持水平。

(3)距离平台62米左右在三脚架上架设第一经纬仪2，使得第一经纬仪2沿平行于瞄准棱镜1的棱线方向对准正六面体4，距离平台63米左右架设第二经纬仪3，使得第二经纬仪3以23.5549°仰角对准平台6的瞄准棱镜1中央。对准好后，固定经纬仪的位置。

d读取第一经纬仪2对准六面体4的方位角为254.1798°，读取第二经纬仪3对准平台6的瞄准棱镜1的方位角为285.6677°，读取2台经纬仪对瞄的方位角分别为190.5129°和312.0074°，计算出棱镜不垂直度为-33.05°。

Claims (4)

1.一种平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测方法，其特征在于：包括瞄准棱镜(1)的不水平度标定方法和瞄准棱镜(1)的不垂直度标定方法，其中：

瞄准棱镜(1)的不水平度标定方法包括如下步骤：

(1)将平台(6)架高，在平台(6)的上方固定自准直仪(5)，并调节自准直仪(5)的光轴对准到当地的铅垂方向；

(2)将正六面体(4)固定安装在平台(6)上，利用自准直仪(5)调整该正六面体(4)，使得正六面体(4)保持水平，进而使得平台(6)保持水平；

(3)以所述正六面体(4)为基准，将瞄准棱镜(1)固定安装在平台(6)上；

(4)架设第一经纬仪(2)和第二经纬仪(3)，使得第一经纬仪(2)和第二经纬仪(3)均对准平台(6)上的瞄准棱镜(1)的中央位置；分别记录第一经纬仪(2)的仰角θ1、第二经纬仪(3)的仰角θ2以及第二经纬仪(3)对准瞄准棱镜(1)时的方位角β2；

(5)保持第一经纬仪(2)对准瞄准棱镜(1)时的方位角不变，调整第二经纬仪(3)，使得第二经纬仪(3)对准第一经纬仪(2)，并记录第二经纬仪(3)对准第一经纬仪(2)时的方位角β2′；

(6)根据步骤(13)和步骤(14)的结果，计算出瞄准棱镜(1)的不水平度δ＝(β2′-β2)/(tanθ1-tanθ2)；

(7)重复执行步骤(4)～(6)若干次，取不水平度δ的平均值，实现瞄准棱镜(1)的不水平度标定；

瞄准棱镜(1)的不垂直度标定方法包括如下步骤：

(21)将平台(6)架高，在平台(6)的上方固定自准直仪(5)，并调节自准直仪(5)的光轴对准到当地的铅垂方向；

(22)将正六面体(4)固定安装在平台(6)上，利用自准直仪(5)调整该正六面体(4)，使得正六面体(4)保持水平，进而使得平台(6)保持水平；

(23)以所述正六面体(4)为基准，将瞄准棱镜(1)固定安装在平台(6)上；

(24)架设第一经纬仪(2)，使得第一经纬仪(2)沿平行于瞄准棱镜(1)的棱线方向对准正六面体(4)，架设第二经纬仪(3)，并使得第二经纬仪(3)以仰角θ对准平台(6)上的瞄准棱镜(1)的中央位置；分别记录第一经纬仪(2)对准六面体(4)的方位角β1、第二经纬仪(3)对准平台(6)的瞄准棱镜(1)的方位角β3；

(25)调整第一经纬仪(2)和第二经纬仪(3)，使得第二经纬仪(3)对准第一经纬仪(2)，记录第一经纬仪(2)对准第二经纬仪(3)时的方位角β1′以及第二经纬仪(3)对准第一经纬仪(2)时的方位角β3′；

(26)根据步骤(24)和步骤(25)的结果，计算出瞄准棱镜(1)的不垂直度Δ＝(β1′-β1)+(β3-β3′)-90°-δ·tanθ；

(27)重复执行步骤(24)～(26)若干次，取不垂直度Δ的平均值，实现瞄准棱镜(1)的不垂直度标定。

2.根据权利要求1所述的一种平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测方法，其特征在于：所述瞄准棱镜(1)为直角三棱镜，步骤(3)中瞄准棱镜(1)安装在平台(6)上之后，瞄准棱镜(1)的入射面法线与水平面成25°。

3.根据权利要求1所述的一种平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测方法，其特征在于：步骤(24)中第一经纬仪(2)与平台(6)之间距离2米，第二经纬仪(3)与平台(6)之间距离3米，仰角θ为25°。

4.根据权利要求1所述的一种平台***的光学瞄准棱镜安装精度偏差标定检测方法，其特征在于：进行瞄准棱镜(1)的不水平度标定时，平台(6)被架高2.5m，进行瞄准棱镜(1)的不垂直度标定时，平台(6)被架高2m。