[发明专利]一种高精度复合水平测角系统

说明书

本发明公开了一种高精度复合水平测角系统，包括：镜头，所述镜头设置在高精度转台上；高精度转台，所述高精度转台设置在测角平台上，用于在测角平台上水平旋转；以及用于带动镜头上下旋转，调整镜头的位置；测角平台，用于支撑并连接高精度转台；所述高精度转台具有X、Y、Z三个方向的旋转自由度，用于实现大角度测量；本发明中高精度观测镜头位于高精度转台上，而高精度转台具有X、Y、Z三个方向的旋转自由度，从而实现大角度测量；并且由于本姿态控制算法中会有不同姿态描述方法的应用，因此数据的处理会更加精确，能够有效的减小由于普通数据处理方法所带来的随机误差提高精度。

技术领域

本发明涉及车辆测角技术，具体涉及一种高精度复合水平测角系统。

背景技术

目前，传统的测角技术大大受制于零部件加工精度的要求，而且有着难以进行动态测量和姿态角测量的缺陷。本文通过研究姿态控制技术，利用地球轨道可视为不变的特点，提出了一种新型的测量小车的倾角的系统设计。

角度测量技术多种多样，按照测量的要求来划分的话，可以分成动态和静态这两种测量方法。根据测量原理细分也可以分为机械式测量、电磁式测量和光学测量等方法。其中机械式测量技术和电磁式测量技术属于发展得比较早的技术，因此发展趋于完备。机械式测量的原理就是通过标定，将被测角度与基准部件进行比较，从而确定测量的角度数值。电磁式测量的原理是通过将被测件与磁栅固定在一起进行旋转，从而利用测量到的磁头的信号来测量被测件的角度。但也是由于其原理较为单一，测量的精度有限，因此近年来这两种测量方法正在逐渐被光学式测量代替。光学测量方法与其他方法相比，具有测量准确度高，测量速度快和测量方式多种多样的特点。所以近年来光学式测量得到了飞速的发展。传统的光学测量办法大多是用圆光栅测角或者是用激光测角技术，这两种技术都是利用了光的干涉和光的反射的原理。但是这两种技术对于零件加工的要求较高，而且这两种方式所用到的仪器体积都比较大，无法应用到诸如导弹定位、汽车导航等有关姿态控制的领域中，使用范围受到了限制。

为了解决测角仪器的体积过大不方便携带的问题，同时为了满足测角仪器可以用于姿态控制的要求，人们设计了陀螺仪以达到预期的目的。陀螺仪是基于角动量守恒原则的仪器，具有定轴性和进动性两种性质。可是传统的陀螺仪具有缺点。每工作一段时间就需要调零。

现有的测角方法不能同时兼顾大角度范围测量和高精度测量。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高精度复合水平测角系统，解决以往测角方法不能同时兼顾大角度范围测量和高精度测量的问题。

本发明采用的技术方案是：一种高精度复合水平测角系统，包括：

镜头，所述镜头设置在高精度转台上；

高精度转台，所述高精度转台设置在测角平台上，用于在测角平台上水平旋转；以及用于带动镜头上下旋转，调整镜头的位置；以及，

测角平台，用于支撑并连接高精度转台；

所述高精度转台具有X、Y、Z三个方向的旋转自由度，用于实现大角度测量；

所述高精度复合水平测角系统利用GPS获取实时位置数据，通过计算得出当前太阳相对于镜头的位置，高精度复合水平测角系统控制高精度转台转动，调整镜头的位置，使太阳成像在镜头后的CMOS上；

阳光通过镜头上安装的薄膜后能量被削弱，然后汇聚在CMOS上，形成一个光斑；

通过传感器获取CMOS上的信号，利用算法判断光斑成像的位置，获取太阳成像的位置之后，算出当前镜头与太阳光线之间的角度，通过太阳光线的角度和当前高精度转台记录的转动角度以及当前经纬度数据进行姿态矩阵的运算，从而确定小车当前姿态，通过姿态控制算法计算得到车辆倾角。

进一步地，所述通过姿态控制算法计算得到车辆倾角包括：