[发明专利]一种IMU定位定向系统装调工艺

说明书

技术领域

本发明涉及IMU定位定向系统装调工艺，特别涉及一种应用于IMU定位定向系统的DⅡ-180°标校棱镜高精度装调工艺。

背景技术

惯性测量单元(IMU,Inertial Measurement Unite)是定位定向系统的核心部分，IMU的精度很大程度上决定着该系统最终的定位和定向精度。

DⅡ-180°标校棱镜是IMU定位定向系统的重要的组成部分，以往使用标校反射镜一般都采用平面反射镜或光学方体，由于自准直经纬仪的视场角一般都比较小（一般2ω=3°左右），难以实现快速自准直，影响测地效率。使用DⅡ-180°标校棱镜，光轴不需要垂直于棱镜前表面即可实现自准直，从而实现快速定向的能力。为了满足不同地形条件下的测地需求，该DⅡ-180°标校棱镜上设计一调平水泡，并将该棱镜固定在一回转轴上，实现了在复杂地形下将标校棱镜调整到水平零位进行测量，保证定向精度。

关于应用于IMU定位定向系统的标校反射镜的高精度装调工艺，即便是常见的平面反射镜或光学方体，一直尚未见到过相关的文献报道，而对于DⅡ-180°标校棱镜，其高精度装调工艺更是一个全新的探索领域，如DⅡ-180°标校棱镜与IMU定位定向系统的内在关系如何，在装调过程中哪些因素将会影响到定位定向精度并如何消除这些影响因素等都有待解决。

发明内容

本发明基于DⅡ-180°标校棱镜空间旋转过程中与IMU定位定向系统的内在关系的探明，以及影响定位定向精度的因素的确定，提供了一种IMU定位定向系统装调工艺，给出了如何消除影响定位定向精度的工艺方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种IMU定位定向系统装调工艺，包括如下步骤：

a）、先不装标校棱镜，在轴端固定回转轴系引出工装，用测角仪将回转轴引出； 

b）、以步骤a）中的回转轴系引出工装为基准，将自准直经纬仪放置于回转轴系引出工装前端，并调水平，调节经纬仪俯仰和方位，对回转轴系引出工装自准直，然后将自准直经纬仪俯仰和方位锁死； 

c）、以步骤b）中的自准直经纬仪为基准，并保持工装架固定不动，拆除回转轴线引出工装，再装入棱镜，观察自准直经纬仪经过直角棱镜中的自准十字像，调节棱镜组的鼓轮，将十字像调正，通过修研棱镜座安装面和调节棱镜组上的鼓轮，确保自准像中心重合；

d）、调节棱镜座鼓轮，十字像调正时，观察棱镜上方的水泡，通过修磨水泡座与棱镜组安装面，使水泡居中；

e）、复检水泡居中时，经纬仪自准十字像与经纬仪分划中心十字线有无偏差，若有则重复步骤c）和步骤d）；

f）、将IMU定位定向系统固定到高精度二维转台上，再通过经纬仪将共子午面阵列自准直仪组非标装置建立同一铅垂子午面基准，然后调整二维转台，通过共子午面阵列自准直仪组非标装置观察经过DⅡ-180°标校棱镜的自准像，确保二维转台方位锁紧后，在转台俯仰过程中阵列自准直仪组自准像保持一致，调整IMU在定位定向系统上的安装位置，保证真北输出为一稳定值。

本发明的有益效果是：结合DⅡ-180°标校棱镜和IMU定位定向系统的工作原理，探明DⅡ-180°标校棱镜空间旋转过程中与IMU定位定向系统的内在关系，根据DⅡ-180°标校棱镜安装型式以及IMU定位定向系统测地使用情况，确定影响定位定向精度的因素，并给出如何消除影响定位定向精度的工艺方法，最终制定出简单、可靠、高效的高精度装调工艺方法。

附图说明

图1为IMU铅垂轴与棱镜棱线所在水平面的存在铅垂误差的情形；

图2为IMU XOY坐标面绕转过的情形；

图3为棱镜回转轴与棱镜主截面存在夹角误差示意图；

图4为测角仪将回转轴引出示意图；

图5为将经纬仪光轴与棱镜座回转轴装调平行；

图6为经纬仪自准十字线与回转轴线引出工装相对关系；

图7为以自准直经纬仪为基准装调标校棱镜；

图8为消除IMU铅垂轴与棱镜棱线所在水平面的铅垂误差。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1至图3所示，关于DⅡ-180°标校棱镜空间旋转对IMU定位定向系统精度的影响的结论如下：

    1、IMU定位定向系统铅垂轴                                                与棱镜棱线所在水平面存在铅垂误差时对系统精度的影响