CN106289165A - 一种基座不调平倾斜角自主补偿方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基座不调平倾斜角自主补偿方法及***，所述方法包括步骤：建立发射坐标系，并计算目标在所述发射坐标系下的坐标；建立水平坐标系，并根据基座的倾斜角度将所述目标在发射坐标系下的坐标转化为目标在所述水平坐标系下的坐标；根据所述目标在水平坐标系下的坐标解算在水平坐标系下的射击诸元；将所述水平坐标系下的射击诸元计算转化为所述发射坐标系下的射击诸元；所述***具有固定在所述基座上的倾角传感器，通过通信总线与所述倾角传感器连接的控制计算机。该方法和***避免了装备在非预设阵地的调节操作，缩短了装备展开的准备时间，提高了装备的快速响应能力。

Description

一种基座不调平倾斜角自主补偿方法及***

技术领域

本发明涉及发射装置技术领域，尤其涉及一种基座不调平倾斜角自主补偿方法及***。

背景技术

为了保证发射装置的发***度，在进行阵地布置时，一般需要利用调平支腿对发射装置基座进行调平。采用调平的方法来减少发射误差，存在着下列问题：对地面的不平度有较高的要求，当地面不平度较大时(3°～5°)，较高的调平精度很难达到，且需要较长的调平时间。这对于缩短发射准备时间,实现非预设阵地的发射极为不利。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基座不调平倾斜角自主补偿方法及***，用以解决现有常规调平方法带来的调平难度大、展开准备时间长的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：本发明一方面提供一种基座不调平倾斜角自主补偿方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：建立发射坐标系OX”Y”Z”，并计算目标在所述发射坐标系下的坐标(X₁,Y₁,Z₁)；步骤2：建立水平坐标系OXYZ，并根据基座的倾斜角度将所述目标在发射坐标系下的坐标转化为目标在所述水平坐标系下的坐标(X₀,Y₀,Z₀)；步骤3：根据所述目标在水平坐标系下的坐标解算在水平坐标系下的射击诸元，包括在水平坐标系下的射击方位角α_V、射击俯仰角β_V及射击时刻目标斜距ρ_V；步骤4：根据基座的倾斜角度，将所述水平坐 标系下的射击诸元计算转化为所述发射坐标系下的射击诸元，包括发射坐标系下的射击方位角α_q、射击俯仰角β_q，完成基座不调平倾斜角自主补偿。

进一步地，步骤2中所述基座的倾斜角度由倾角传感器测得，所述倾角传感器固定在所述基座上。

进一步地，步骤1中所述发射坐标系OX”Y”Z”建立方法为：坐标原点O位于包含发射装置俯仰轴且平行于底座的平面与发射装置方位轴的交点，OX”平行于底座指向发射装置方位码盘零刻线方向，OY”垂直于底座指向上方，OZ”满足右手坐标系；步骤2中所述水平坐标系OXYZ建立方法为：坐标原点O与发射坐标系坐标原点重合，OX为OX”在水平面的投影，OY垂直于水平面指向上方，OZ满足右手坐标系。

进一步地，步骤2所述目标在水平坐标系下的坐标(X₀,Y₀,Z₀)的计算方法为：

其中，θ_X、θ_Z的计算公式如下：

式中，为所述倾角传感器沿OX轴输出倾角值，φ为所述倾角传感器沿OY轴输出的倾角值，(X₁,Y₁,Z₁)为目标在所述发射坐标系下的坐标。

进一步地，步骤4中所述发射坐标系下的射击方位角α_q、射击俯仰角β_q计算方法为：

其中，(X₂,Y₂,Z₂)的计算公式如下：

式中，α_V为水平坐标系下的射击方位角、β_V为水平坐标系下的射击俯仰角，ρ_V为水平坐标系下的射击时刻目标斜距。

进一步地，目标在所述发射坐标系下的坐标(X₁,Y₁,Z₁)计算方法为：

其中，(X₁,Y₁,Z₁)为目标在发射坐标系OX”Y”Z”中的坐标，ρ为目标斜距值，α为目标方位角，β为目标俯仰角。

进一步地，步骤2中所述倾角传感器测量基座的倾斜角度前需进行标定，所述标定方法为：步骤21：倾角传感器安装面与基座的平行度不大于0.05mm；步骤22：在基座X方向水平基准面上放置光学象限仪，调整光学象限仪，读取水平基准面沿X方向的倾角；步骤23：在基座Y方向水平基准面上放置光学象限仪，调整光学象限仪，读取水平基准面沿Y方向的倾角；步骤24：修正倾角传感器读数，使倾角传感器沿X轴输出倾角值与光学象限仪测得的水平基准面沿X方向的倾角相同；倾角传感器沿Y轴输出倾角值与光学象限仪测得的水平基准面沿Y方向的倾角相同；步骤25：调整基座X方向和Y方向的倾角，重复步骤22、步骤23和步骤24，直至光学象限仪的测量值与倾角传感器的输出值相差在2′以内，则结束标定。

本发明另一方面还提供一种实现上述基座不调平倾斜角自主补偿方 法的***，所述***具有固定在所述基座上的倾角传感器和通过通信总线与所述倾角传感器连接的控制计算机，所述控制计算机接受倾角传感器的数据，实现自主补偿算法。

本发明另一方面还提供一种实现基座不调平倾斜角自主补偿方法的***，所述***具有固定在所述基座上的倾角传感器，通过通信总线与所述倾角传感器连接的控制计算机，所述控制计算机接受倾角传感器的数据，实现自主补偿算法。

本发明有益效果如下：

本发明通过倾角传感器测量基座的倾斜角，通过控制计算机根据倾角传感器的倾斜角度对基座的倾斜角自主补偿，避免了装备在非预设阵地的调节操作，缩短了装备展开的准备时间，提高了装备的快速响应能力。

具体实施方式

本发明实施例提供一种基座不调平倾斜角自主补偿方法及实现自主补偿方法的***，在进行倾角自主补偿时，首先搭建所述的***，具体为：在基座的固定部分通过螺钉固定倾角传感器，用于测量基座的倾斜角度，然后将所述倾角传感器通过通信总线连接到控制计算机上，控制计算机接受倾角传感器的数据，实现自主补偿。

倾角传感器测量基座倾斜角之前需要进行标定，具体方法为：

步骤21：倾角传感器安装面与基座的平行度不大于0.05mm；

步骤22：在基座X方向水平基准面上放置光学象限仪，调整光学象限仪，读取水平基准面沿X方向的倾角；

步骤23：在基座Y方向水平基准面上放置光学象限仪，调整光学象限仪，读取水平基准面沿Y方向的倾角；

步骤24：修正倾角传感器读数，使倾角传感器沿X轴输出倾角值与光学象限仪测得的水平基准面沿X方向的倾角相同；倾角传感器沿Y轴输出倾角值与光学象限仪测得的水平基准面沿Y方向的倾角相同；

步骤25：调整基座X方向和Y方向的倾角，重复步骤22、步骤23和步骤24，直至光学象限仪的测量值与倾角传感器的输出值相差在2′以内，则结束标定。

倾角传感器标定完成后进行自主补偿，具体的补偿方法为：

步骤1：建立发射坐标系OX”Y”Z”，并计算目标在所述发射坐标系下的坐标(X₁,Y₁,Z₁)；

所述发射坐标系OX”Y”Z”建立方法为：坐标原点O位于包含发射装置俯仰轴且平行于底座的平面与发射装置方位轴的交点，OX”平行于底座指向发射装置方位码盘零刻线方向，OY”垂直于底座指向上方，OZ”满足右手坐标系；

目标在所述发射坐标系下的坐标(X₁,Y₁,Z₁)计算方法为：

其中，(X₁,Y₁,Z₁)为目标在发射坐标系OX”Y”Z”中的坐标，ρ为目标斜距值，α为目标方位角，β为目标俯仰角。

步骤2：建立水平坐标系OXYZ，并根据基座的倾斜角度将所述目标在发射坐标系下的坐标转化为目标在所述水平坐标系下的坐标(X₀,Y₀,Z₀)；

水平坐标系OXYZ建立方法为：坐标原点O位于包含发射装置俯仰轴 且平行于底座的平面与发射装置方位轴的交点，与发射坐标系原点重合，OX为OX”在水平面的投影，OY垂直于水平面指向上方，OZ满足右手坐标系；

目标在水平坐标系下的坐标(X₀,Y₀,Z₀)的计算方法为：

其中，θ_X、θ_Z的计算公式如下：

式中，为所述倾角传感器沿OX轴输出倾角值，φ为所述倾角传感器沿OY轴输出的倾角值，(X₁,Y₁,Z₁)为目标在所述发射坐标系下的坐标。

步骤3：根据所述目标在水平坐标系下的坐标解算在水平坐标系下的射击诸元，包括在水平坐标系OXYZ下的射击方位角α_V、射击俯仰角β_V及射击时刻目标斜距ρ_V；

步骤4：将所述水平坐标系下的射击诸元计算转化为所述发射坐标系下的射击诸元，包括发射坐标系下的射击方位角α_q、射击俯仰角β_q，完成基座不调平倾斜角自主补偿；

所述发射坐标系下的射击方位角α_q、射击俯仰角β_q计算方法为：

其中，(X₂,Y₂,Z₂)的计算公式如下：

式中，α_V为水平坐标系OXYZ下的射击方位角、β_V为水平坐标系OXYZ下的射击俯仰角，ρ_V为水平坐标系OXYZ下的射击时刻目标斜距，至此完成了基座不调平倾斜角自主补偿。

综上所述，本发明实施例提供了一种基座不调平倾斜角自主补偿方法及***，通过控制计算机根据倾角传感器的倾斜角度对基座的倾斜角自主补偿，避免了装备在非预设阵地的调节操作，缩短了装备展开的准备时间，提高了装备的快速响应能力。

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。

Claims (8)

1.一种基座不调平倾斜角自主补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：建立发射坐标系OX”Y”Z”，并计算目标在所述发射坐标系下的坐标(X₁,Y₁,Z₁)；

步骤2：建立水平坐标系OXYZ，并根据基座的倾斜角度将所述目标在发射坐标系下的坐标转化为目标在所述水平坐标系下的坐标(X₀,Y₀,Z₀)；

步骤3：根据所述目标在水平坐标系下的坐标解算在水平坐标系下的射击诸元，包括在水平坐标系下的射击方位角α_V、射击俯仰角β_V及射击时刻目标斜距ρ_V；

步骤4：根据基座的倾斜角度，将所述水平坐标系下的射击诸元计算转化为所述发射坐标系下的射击诸元，包括发射坐标系下的射击方位角α_q、射击俯仰角β_q，完成基座不调平倾斜角自主补偿。

2.根据权利要求1所述基座不调平倾斜角自主补偿方法，其特征在于，步骤2中所述基座的倾斜角度由倾角传感器测得，所述倾角传感器固定在所述基座上。

3.根据权利要求1或2所述基座不调平倾斜角自主补偿方法，其特征在于，

步骤1中所述发射坐标系OX”Y”Z”建立方法为：坐标原点O位于包含发射装置俯仰轴且平行于底座的平面与发射装置方位轴的交点，OX”平行于底座指向发射装置方位码盘零刻线方向，OY”垂直于底座指向上方，OZ”满足右手坐标系；

步骤2中所述水平坐标系OXYZ建立方法为：OX为OX”在水平面的投影，OY垂直于水平面指向上方，OZ满足右手坐标系。

4.根据权利要求3所述基座不调平倾斜角自主补偿方法，其特征在于，步骤2所述目标在水平坐标系下的坐标(X₀,Y₀,Z₀)的计算方法为：

$\left[\begin{array}{c}{X}_0\\ Y_0\\ Z_0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{cos\θ}}_X& {\mathrm{cos\θ}}_Z{\mathrm{sin\θ}}_X& {\mathrm{sin\θ}}_Z{\mathrm{sin\θ}}_X\\ -{\mathrm{sin\θ}}_X& {\mathrm{cos\θ}}_Z{\mathrm{cos\θ}}_X& {\mathrm{cos\θ}}_X{\mathrm{sin\θ}}_Z\\ 0& -{\mathrm{sin\θ}}_Z& {\mathrm{cos\θ}}_Z\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ Y_1\\ Z_1\end{array}\right]$

其中，θ_X、θ_Z的计算公式如下：

式中，为所述倾角传感器沿OX轴输出倾角值，φ为所述倾角传感器沿OY轴输出的倾角值，(X₁,Y₁,Z₁)为目标在所述发射坐标系下的坐标。

5.根据权利要求4所述基座不调平倾斜角自主补偿方法，其特征在于，步骤4中所述发射坐标系下的射击方位角α_q、射击俯仰角β_q计算方法为：

${\mathrm{\α}}_q=arctan\frac{Z_2}{X_2}$

${\mathrm{\β}}_q=arcsin\frac{Y_2}{\sqrt{(X_2^2+Y_2^2+Z_2^2)}}$

其中，(X₂,Y₂,Z₂)的计算公式如下：

$\left[\begin{array}{c}{X}_2\\ Y_2\\ Z_2\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{cos\θ}}_X& {\mathrm{cos\θ}}_Z{\mathrm{sin\θ}}_X& {\mathrm{sin\θ}}_Z{\mathrm{sin\θ}}_X\\ -{\mathrm{sin\θ}}_X& {\mathrm{cos\θ}}_Z{\mathrm{cos\θ}}_X& {\mathrm{cos\θ}}_X{\mathrm{sin\θ}}_Z\\ 0& -{\mathrm{sin\θ}}_Z& {\mathrm{cos\θ}}_Z\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ρ}}_v{\mathrm{cos\β}}_v{\mathrm{cos\α}}_v\\ {\mathrm{\ρ}}_v{\mathrm{sin\β}}_v\\ {\mathrm{\ρ}}_v{\mathrm{cos\β}}_v{\mathrm{sin\α}}_v\end{array}\right]$

式中，α_V为水平坐标系下的射击方位角、β_V为水平坐标系下的射击俯仰角，ρ_V为水平坐标系下的射击时刻目标斜距。

6.根据权利要求4或5任一项所述基座不调平倾斜角自主补偿方法，其特征在于，目标在所述发射坐标系下的坐标(X₁,Y₁,Z₁)计算方法为：

$\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ Y_1\\ Z_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\ρ}cos\mathrm{\β}cos\mathrm{\α}\\ \mathrm{\ρ}sin\mathrm{\β}\\ \mathrm{\ρ}cos\mathrm{\β}sin\mathrm{\α}\end{array}\right]$

其中，(X₁,Y₁,Z₁)为目标在发射坐标系OX”Y”Z”中的坐标，ρ为目标斜距值，α为目标方位角，β为目标俯仰角。

7.根据权利要求2所述基座不调平倾斜角自主补偿方法，其特征在于，步骤2中所述倾角传感器测量基座的倾斜角度前需进行标定，所述标定方法为：

步骤21：倾角传感器安装面与基座的平行度不大于0.05mm；

步骤22：在基座X方向水平基准面上放置光学象限仪，调整光学象限仪，读取水平基准面沿X方向的倾角；

步骤23：在基座Y方向水平基准面上放置光学象限仪，调整光学象限仪，读取水平基准面沿Y方向的倾角；

步骤24：修正倾角传感器读数，使倾角传感器沿X轴输出倾角值与光学象限仪测得的水平基准面沿X方向的倾角相同；倾角传感器沿Y轴输出倾角值与光学象限仪测得的水平基准面沿Y方向的倾角相同；

步骤25：调整基座X方向和Y方向的倾角，重复步骤22、步骤23和步骤24，直至光学象限仪的测量值与倾角传感器的输出值相差在2′以内，则结束标定。

8.一种实现如权利要求1-7任一项所述基座不调平倾斜角自主补偿方法的***，其特征在于，所述***具有固定在所述基座上的倾角传感器和通过通信总线与所述倾角传感器连接的控制计算机，所述控制计算机接受倾角传感器的数据，实现自主补偿算法。