[0051] x、y、z分别为光纤惯性系统的姿态，A、R、E分别为三轴框架的俯仰角、滚动角、方位 角，
[0054]稳定平台相对大地地理坐标系姿态计算，就是利用从稳定平台框架角到载体再到 大地地理坐标系的转换，
[0055] Md = z_1*x_1*y_1*A_1*R_1*E _1
[0056] [大地地理坐标系]=Md*[天线坐标系];
[0057] 4)、三轴稳定平台测试测量方法：
[0058] 4.1)、首先预热光纤惯性系统20min，光纤惯性系统对准lOmin，光纤惯性系统对准 结束转导航后，此时光纤惯性系统输出为可用数据，利用同步录取数据装置录取光纤惯性 系统姿态、电子经炜仪测量值、三轴稳定平台框架角等信息，光纤陀螺捷联惯性导航系统输 出相对当地地理坐标系的真北、水平姿态(横滚、纵摇，α、β、γ为经炜仪测量值；
[0059] 4.2)、横滚角测量:如图2所示，把经炜仪调平后，垂直角度为90°时，可以认为大地 水平0°平面，通过观察贴在天线横滚框架上（由于天线所在面为最内环，横滚框架角在中 环，横滚框架的滚动值为天线的最终滚动角度）的反射镜可以测量横滚角γ'，γ为经炜仪 的读数，γ与，互补；
[0060] 4.3)方位、俯仰角测量：由图3可得，移动经炜仪使在某时刻可以同时观测惯导1和 天线平面的反射镜，V与方位角互补，f为天线俯仰角，通过计算可得天线的方位角和俯仰 角；
[0061] 表1-6为经炜仪实测天线的大地姿态，公式推导天线对大地姿态，通过实验对比， 姿态解算与姿态测量保持一致，本发明提出的测量方法正确，可以准确的测量出三轴惯性 稳定设备的姿态；
[0062]表1第一组测试数据单位:°
[0065]表2第二组测试数据单位:°
[0072]
[0073] 表6第六组测试数据单位:°
[0074]
[0075] 5)、精度评估方法
[0076]三轴惯性稳定平台的精度评估是一个很复杂的试验。一般情况下要用激光跟踪仪 来进行跟踪，通过高精度激光跟踪仪来评估三轴稳定平台的精度保持情况，但一般价格昂 贵。
[0077]利用光纤惯导A和B，和三轴惯性稳定平台框架角，利用算法4.2求解三轴框架角大 地地理姿态。通过一组摇摆试验，利用以下公式计算三轴惯性稳定平台三个框架角的保持 精度。
[0079]注:η指试验次数，T分别代表方位框、俯仰框、滚动框。
【主权项】
1. 一种惯性稳定设备的测试装置及方法，其特征在于：包括安装平台（2)、滚动框架 (7)、俯仰框架(5)和天线安装板(6)，安装平台（2)的中心下端与滚动框架(7)的中心铰接， 滚动框架(7)的两侧壁与俯仰框架(5)的中心铰接，俯仰框架(5)的两侧壁与天线安装板(6) 的转轴铰接，所述的安装平台（2)上固定有竖直的载机垂直轴(3 )、与载机垂直轴(3)垂直的 而且相互垂直的载机横轴(4)和载机纵轴（1)，所述的安装平台（2)与滚动框架(7)之间的夹 角(A)为俯仰角，滚动框架(7)与俯仰框架(5)之间的夹角(R)为滚动角，俯仰框架(5)与天线 安装板(6)之间的夹角(E)为方位角。2. -种惯性稳定设备的测试方法，包括： 1) 、设备:光纤陀螺惯性导航系统，以下简称光纤惯导，方位精度< 〇. 1° scc(|) (3σ)，水 平对准精度< V (3σ)，光纤惯导测量的方位角范围0~360°，俯仰角范围-90°~90°，滚动角 范围-180°~180°，光纤惯导测量的载体角度为东北天坐标系下的角度值，俯仰、滚动、方位 分别表示为:x、y、z; 2) 、测量工具：2.1)手动两轴转台，可以使平台在横滚和俯仰两个方向转动，定位精度 优于V ;2.2)光纤惯性系统，开机预热20min，对准时间lOmin，利用光纤陀螺捷联惯性导航 系统为测量基准，此光纤陀螺带基准反光镜，在X、Y方向上各有一个基准反光镜;2.3)自准 直经炜仪，经炜仪可以测量水平与垂直两个方向的角度，水平精度角秒级；（2.4)三轴稳定 平台工装支架，工装为类似"工类"板，三轴稳定平台为吊挂式，使三轴稳定平台吊装在摇摆 台上；2.5)录数装置，包括光纤惯导，三轴稳定平台框架角、经炜仪测量角度;2.6)反光镜 片，反光镜贴在框架角的横滚轴与俯仰轴上，用于自准直经炜仪测量三轴稳定平台的水平 姿态； 3) 、姿态解算:选取的坐标系为东北天坐标系，天线所在坐标系为载体坐标系，保持姿 态坐标系为当地地理坐标系，光纤惯性系统的参考坐标系为当地地理坐标系，因此，可以根 据光纤惯性系统的姿态推导出载体坐标系对当地地理坐标系的转换； 3.1)、坐标变换矩阵： 如果三轴稳定平台所在的坐标系与载体坐标系安装中存在夹角，通过坐标变换将两坐 标系重合，变换方法： 设导航系为东北天坐标系，如果两坐标系ζ轴存在夹角Φ，有(xa，ya, l) = (xb，yb，l)Cab， 变换矩阵Cab为： 若两坐标系y轴存在夹角Θ，：；中(^为： 若两坐标系X轴存在夹角…有（1，yp，zp) = (l，yr，zr)Cpr，其中Cpr为： 所以平台坐标系与载体坐較3.2)、姿态解算： x、y、z分别为光纤惯性系统的姿态，A、R、E分别为三轴框架的俯仰角、滚动角、方位角，稳定平台相对大地地理坐标系姿态计算，就是利用从稳定平台框架角到载体再到大地 地理坐标系的转换， Md = z-1 * X-1 * y-1 * A-1 * R-1 * E-1 [大地地理坐标系]=Md* [天线坐标系]; 4)、三轴稳定平台测试测量方法： 4.1) 、首先预热光纤惯性系统20min，光纤惯性系统对准lOmin，光纤惯性系统对准结束 转导航后，此时光纤惯性系统输出为可用数据，利用同步录取数据装置录取光纤惯性系统 姿态、电子经炜仪测量值、三轴稳定平台框架角等信息，光纤陀螺捷联惯性导航系统输出相 对当地地理坐标系的真北、水平姿态(横滚、纵摇，α、β、γ为经炜仪测量值； 4.2) 、横滚角测量:如图2所示，把经炜仪调平后，垂直角度为90°时，可以认为大地水平 0°平面，通过观察贴在天线横滚框架上（由于天线所在面为最内环，横滚框架角在中环，横 滚框架的滚动值为天线的最终滚动角度）的反射镜可以测量横滚角γ '，γ为经炜仪的读 数，γ与 <互补； 4.3) 方位、俯仰角测量：由图3可得，移动经炜仪使在某时刻可以同时观测惯导1和天线 平面的反射镜，V与方位角互补，f为天线俯仰角，通过计算可得天线的方位角和俯仰角。
【专利摘要】本发明涉及一种惯性稳定设备的测试装置及方法。包括安装平台、滚动框架、俯仰框架和天线安装板，安装平台的中心下端与滚动框架的中心铰接，滚动框架的两侧壁与俯仰框架的中心铰接，俯仰框架的两侧壁与天线安装板的转轴铰接，所述的安装平台上固定有竖直的载机垂直轴、与载机垂直轴垂直的而且相互垂直的载机横轴和载机纵轴。选取的坐标系为东北天坐标系，天线所在坐标系为载体坐标系，保持姿态坐标系为当地地理坐标系，光纤惯性系统的参考坐标系为当地地理坐标系，因此，可以根据光纤惯性系统的姿态推导出载体坐标系对当地地理坐标系的转换。它方法简单，精度高。
【IPC分类】G01C25/00
【公开号】CN105606125
【申请号】CN201510962364
【发明人】马西保, 吴昐良, 李世荣, 王靖宇
【申请人】河北汉光重工有限责任公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月21日