[发明专利]一种基于自准直仪的姿态测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，尤其是一种基于自准直仪的姿态测试装置及方法。

背景技术

惯性导航设备生产调试过程中，需要动态连续实时的光学测量旋转部件相对于地理坐标系的相对关系，并要求精度较高。使用传统的经纬仪测量无法实现连续测量。而使用自准直仪进行测量具有连续、实时、精度高等特点，可以进行连续测量。但是自准直仪只能输出相对角度，其测量结果无法反映目标反光面法线与地理坐标系相对关系。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种基于自准直仪的姿态测试装置及方法，使得使用者可以通过该姿态测试装置上的自准直仪的测量结果计算出目标的反光面法线与地理系的相对关系，以满足连续绝对测量的需要。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种基于自准直仪的姿态测试装置，其特征在于：包括自准直仪、光学六面体、双轴电子水平仪、带调平功能的基座，自准直仪安装在带调平功能的基座上，在自准直仪的左右两侧分别设置光学六面体和双轴电子水平仪，该光学六面体和双轴电子水平仪均安装在带调平功能的基座上。

而且，所述的带调平功能的基座包括底板和螺旋副，在底板的前端对称安装两个螺旋副，在底板的后端中部安装一个螺旋副；自准直仪、光学六面体和双轴电子水平仪均安装在底板上。

而且，所述的底板上安装两个支撑座，每个支撑座上均制出一个开槽，每个支撑座上均铰装一个弧形锁板，自准直仪放置在支撑座的开槽内并通过弧形锁板定位。

一种基于自准直仪的姿态测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴.放置姿态测试装置：将姿态测试装置放置在稳固的基础上；

⑵.自准直仪准备：自准直仪开机，照准目标反光面；

⑶.水平角的测量：启动双轴电子水平仪，测量装置水平姿态与水平面夹角；

⑷.方位角的测量：方位角可由自准直经纬仪测量光学六面体与外基准之间的夹角或由自准直陀螺经纬仪直接测量得到；

⑸.测量目标姿态：启动自准直仪的绝对角度测量模式，对目标反光面进行数据录取，启动双轴电子水平仪进行水平姿态的数据录取，记录自准直仪输出(x，y)；

⑹.数据处理：姿态测试完成后，运用姿态测试装置数据处理方法，对自准直仪及双轴电子水平仪的数据进行处理，得到目标反光面在地理坐标系内姿态的连续变化。

而且，步骤⑷所述的方位角的测量为：架设自准直经纬仪，使其镜筒俯仰轴与光学六面体等高，照准光学六面体，然后瞄准基准镜或与陀螺经纬仪互瞄获得基准，从而测量光学六面体与真北方位的夹角；由于六面体有三个反射面可以反映装置的方位角，视现场方便程度任选其一测量即可，测量结果分别记为(ξ₁ξ₂ξ₃)。

而且，步骤⑹所述的数据处理过程为：

①.建立装置坐标系：

建立装置坐标系即建立六面体坐标系与地理系的转换矩阵，需要用到六面体相对于地理系的三个姿态角，可以通过水平仪输出和方位角注入得到姿态角如下：

俯仰角：

由水平仪测得的装置纵向倾角加上标定得到的误差角得到：

θ＝S₁+△₁；

横滚角：

由水平仪测得的装置横倾角加上误差角后除以俯仰角的余弦得到：

方位角：

由于六面体有三个反射面可以注入方位角，建立坐标系时根据不同的注

入平面分为以下情况：

注入镜面1时，方位角即注入角：

ξ＝ξ₁；

注入镜面3时，方位角为注入角加180度：

ξ＝ξ₂+180；

注入镜面2时，方位角与注入角关系如下：

ξ＝ξ₃-tan(S₁+△₁)tan(S₂+△₂)；

以上姿态角确定后可以建立装置与地理系的转换矩阵

②.建立自准直仪坐标系：

自准直仪光轴可以看作为一向量，其CCD平面可以看做为与光轴垂直的坐标平面；建立以光轴和CCD坐标轴构成的坐标系简称光管坐标系，经过标定可以得到光管坐标系与装置坐标系之间转换矩阵由以上步骤得到的可以得到光管坐标系与地理坐标系之间的转换矩阵：