专利名称：一种快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种瞄准技术，特别是一种解决基于捷联惯组的运载火箭初始方位快速确定问题的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法和装置。
背景技术：
现役运载火箭(例如CZ-2F、CZ-3A系列)的发射台可以旋转，同时采用惯性平台进行导航，惯性平台加电后可精确调平。地面瞄准采取远距离斜瞄方法，就是在距离火箭大约130m的地面瞄准间内，建设两个瞄准点Pl和P2，瞄准点上分别架设主、副两套地面瞄准设备(在导轨上架设瞄准仪)，在基准点P3和检查点P4上架设标杆仪，发射点P4为箭上棱镜所在位置，瞄准配置点布置图见图1。图1中所述各配置点可精密测得，即瞄准点在瞄准前为已知点。火箭控制系统大多采用捷联惯性测量组合(简称捷联惯组)的制导方式，发射台和箭上棱镜都不能旋转，箭上棱镜初始方位偏差(范围约±2° )不能通过转动发射台或旋转发射平台进行调整，只能在棱镜初始方位偏差覆盖的区域内，通过瞄准设备对箭上棱镜进行主动搜索和捕获。同时，箭上采用捷联惯组初始定向方式，即惯组棱镜与箭体刚性固联，棱镜不能回转和调平。在瞄准过程中，箭体随风摆的运动及日照、加注等造成的变形，将I: I传递给惯组棱镜，造成惯组棱镜方位角变化。若方位变化较大，超出导轨工作范围，需要搬动导轨，在瞄准基线上重新选择导轨架设的中心位置。由于现役运载火箭的瞄准点事先由地面测量精密测得，而运载火箭所用瞄准点在瞄准前为未知项，需要瞄准设备在限定区域内主动搜索和捕获。因此，瞄准设备初始架设时，需要在棱镜初始方位偏差覆盖的区域内选择合适的瞄准点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解决如何在棱镜初始方位偏差覆盖的区域内选择合适的瞄准点问题的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法和装置。为了实现上述目的，本发明提供了一种快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，用于确定火箭棱镜初始方位及瞄准设备的瞄准点，其中，包括如下步骤:a、设置光学望远镜步骤，在预先设定的目标体放置区域内设置光学望远镜并选择合适的目标体；b、目标体瞄准步骤，在目标体放置区域内移动所述目标体并通过所述光学望远镜瞄准所述目标体上预先标定的特征符号；C、确定初始方位及瞄准点步骤，记录所述光学望远镜瞄准所述特征符号时所述目标体位置的垂直投影点，并根据所述垂直投影点、所述光学望远镜的中心位置垂直投影点确定所述猫准点及所述初始方位。上述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其中，所述步骤C中，所述垂直投影点与所述中心位置垂直投影点连线的中点为所述瞄准点，所述中点与所述火箭棱镜中心的连线为所述火箭棱镜初始方位。上述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其中，所述目标体为彩旗、荧光棒或荧光灯。上述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其中，所述特征符号为设置在所述目标体上的标记点或标记线。上述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其中，在步骤C中，当所述的特征符号与所述光学望远镜的分划板重合时记录所述目标体位置的垂直投影点。上述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其中，所述火箭棱镜为直角棱镜。为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种快速捕捉火箭棱镜初始方位的装置，用于确定火箭棱镜初始方位及瞄准设备的瞄准点，其中，包括光学望远镜、目标体和记录标定机构，所述光学望远镜与所述目标体均与所述记录标定机构连接，所述目标体上设置有特征符号且所述目标体可在所述记录标定机构限定的区域内移动，所述记录标定机构用于记录所述光学望远镜瞄准所述特征符号时所述目标体位置的垂直投影点，并标定所述垂直投影点、所述光学望远镜的中心位置垂直投影点以确定所述瞄准点及所述初始方位。上述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的装置，其中，所述目标体为彩旗、荧光棒或荧光灯。上述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的装置，其中，所述特征符号为设置在所述目标体上的标记点或标记线。上述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的装置，其中，所述光学望远镜包括物镜、分划板、调焦镜和目镜，当所述的特征符号与所述分划板重合时，所述记录标定机构记录所述目标体位置的垂直投影点。本发明的技术效果在于:该方法和装置能在棱镜初始方位偏差覆盖的区域内选择合适的瞄准点，具有安全性、快速性、准确性及通用性。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为运载火箭瞄准配置点布置图；图2为本发明的方法流程图；图3为本发明一实施例的方法流程示意图；图4为本发明的装置示意图；图5为本发明一实施例的目标体结构示意图。其中，附图标记I惯组棱镜2光学望远镜3目标体4记录标定机构A、B目标体放置区域临界点C中心位置垂直投影点D CE连线的中点
E垂直投影点P。发射台配置点P1Ifl激光瞄准仪配置点(后台)P22#激光瞄准仪配置点(前台)P3检查标杆仪配置点P4基准标杆仪配置点N天文真北αΝ(ι射击方向天文方位角
α Ν3检查方向天文方位角α Ν4基准方向天文方位角Y 4(| (或 Y 3(|)激光瞄准仪射向装订角(Y40 = a N4- α no ； Y so = aBcTa m)a、b、c 步骤
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:参见图1 图3， 图1为运载火箭瞄准配置点布置图，图2为本发明的方法流程图，图3为本发明一实施例的方法流程示意图。本发明的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，用于确定火箭棱镜初始方位及瞄准设备的瞄准点，包括如下步骤:a、设置光学望远镜步骤，在预先设定的目标体放置区域内设置光学望远镜并选择合适的目标体；b、目标体瞄准步骤，在目标体放置区域内移动所述目标体并通过所述光学望远镜瞄准所述目标体上预先标定的特征符号；C、确定初始方位及瞄准点步骤，记录所述光学望远镜瞄准所述特征符号时所述目标体位置的垂直投影点，并根据所述垂直投影点、所述光学望远镜的中心位置垂直投影点确定所述猫准点及所述初始方位。其中，所述步骤C中，所述垂直投影点与所述中心位置垂直投影点连线的中点为所述瞄准点，所述中点与所述火箭棱镜中心的连线为所述火箭棱镜初始方位。并且优选当所述的特征符号与所述光学望远镜的分划板重合时记录所述目标体位置的垂直投影点。其中，预先确定目标体放置区域，参见图1及图4，图1中，Ptl为发射台配置点，P1为1#激光瞄准仪配置点(后台)，P2为2#激光瞄准仪配置点(前台)，P3为检查标杆仪配置点，P4为基准标杆仪配置点，N为天文真北，α N(l为射击方向天文方位角，αΝ3为检查方向天文方位角，α Ν4为基准方向天文方位角，γ4(ι(或γ3(ι)为激光瞄准仪射向装订角(Y4tl =α Ν4~ α NO ； Y 30 = α 1 Γ α m)。图4中，OF为棱镜法线理论方向，角α ( Ζ: Α0Β)为棱镜法线初始方位大致偏差，主要由惯组棱镜I安装误差等引起，为已知角，其角度(ZAOB)覆盖的扇形区域即为目标体3的放置区域。为提高准确性及快速性，放置的最佳区域位于Z AOB与直线AB的交线上，线段AB的计算公式:AB = 2L.tan ( α/2)..............................(I)其中，L—瞄准距离，即惯组棱镜I (O点)到瞄准标尺(AB)的垂直距离；α——棱镜法线初始方位，为已知角。
直角棱镜作为惯组棱镜I用得较多，光束进入直角棱镜后经过两次反射，入射光与出射光投影到棱镜主截面上其方向相差180°。图4中，在O点架设的直角棱镜，安装时其法线偏离理论方向(0F方向)的误差不能超过角α ;棱镜宽度方向上的棱线(即直角棱线)应水平。本发明中确定目标体3最重要的特征为醒目，可以是颜色鲜艳的某物体，或者是可以发光的物体。一般白天杂光大，可先选用面积较大的物体，比如彩色特别是红色的旗子等，以缩小搜寻范围，然后再在锁定的小范围内进一步确定图4中的E点。夜晚优选采用可以发光的物体，比如荧光棒、荧光灯等。同时，可以在目标体3上设计标记点或标记线等特征符号(如图5)。图5中，LMNO为垂直放置的目标体3，其特征符号在垂直方向上(0L方向)应一致，在水平方向上(LM方向)不一致，以将方位(线段AB)细分为若干个小段，以便于精确确定图4中的E点。参见图4，图4为本发明的装置示意图。本发明的快速捕捉火箭棱镜初始方位的装置，用于确定火箭棱镜初始方位及瞄准设备的瞄准点，包括光学望远镜2、目标体3和记录标定机构4，所述光学望远镜2与所述目标体3均与所述记录标定机构4连接，所述目标体3上设置有特征符号且所述目标体3可在所述记录标定机构4限定的区域内移动，所述记录标定机构4用于记录所述光学望远镜2瞄准所述特征符号时所述目标体3位置的垂直投影点Ε，并标定所述垂直投影点Ε、所述光学望远镜2的中心位置垂直投影点C以确定所述瞄准点及所述初始方位。本实施例中，所述目标体3可为彩旗、荧光棒或荧光灯，也可为如图5所示的结构,在所述目标体3上的标记点或标记线作为特征符号。在目标体放置区域内设置的光学望远镜2用于瞄准目标，本实施例中，光学望远镜2包括物镜、十字丝分划板、调焦镜及目镜，因光学望远镜2的组成、结构及功用等均为较成熟的现有技术，故在此不作赘述。当所述的特征符号与所述分划板重合时，所述记录标定机构4记录所述目标体3位置的垂直投影点。工作时，在惯组棱镜I的法线初始方位偏差覆盖的扇形区域(Z Α0Β)内，放置醒目目标体3 ;利用光学望远镜2瞄准惯组棱镜I并调焦至合适位置；在扇形区域(Z Α0Β)内缓慢移动目标体3，当通过光学望远镜2在惯组棱镜I中观察到目标体3时，继续缓慢移动目标体3，直至目标体3上某个特征点与光学望远镜2的分划板重合。通过记录标定机构4记录目标体3上相应特征点在地面的垂直投影位置点即垂直投影点Ε，记录此位置与光学望远镜2的中心在地面上垂直投影位置点即中心位置垂直投影点C点，连接EC并确定该连线的中点D点，中点D与惯组棱镜I中心的连线OD就是火箭棱镜初始方位。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，用于确定火箭棱镜初始方位及瞄准设备的瞄准点，其特征在于，包括如下步骤: a、设置光学望远镜步骤，在预先设定的目标体放置区域内设置光学望远镜并选择合适的目标体； b、目标体瞄准步骤，在目标体放置区域内移动所述目标体并通过所述光学望远镜瞄准所述目标体上预先标定的特征符号； C、确定初始方位及瞄准点步骤，记录所述光学望远镜瞄准所述特征符号时所述目标体位置的垂直投影点，并根据所述垂直投影点、所述光学望远镜的中心位置垂直投影点确定所述猫准点及所述初始方位。
2.按权利要求1所述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其特征在于，所述步骤C中，所述垂直投影点与所述中心位置垂直投影点连线的中点为所述瞄准点，所述中点与所述火箭棱镜中心的连线为所述火箭棱镜初始方位。
3.按权利要求1或2所述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其特征在于，所述目标体为彩旗、荧光棒或荧光灯。
4.按权利要求1或2所述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其特征在于，所述特征符号为设置在所述目标体上的标记点或标记线。
5.按权利要求1或2所述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其特征在于，在步骤C中，当所述的特征符号与所述光学望远镜的分划板重合时记录所述目标体位置的垂直投影点。
6.按权利要求1或2所述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法，其特征在于，所述火箭棱镜为直角棱镜。
7.一种快速捕捉火箭棱镜初始方位的装置，用于确定火箭棱镜初始方位及瞄准设备的瞄准点，其特征在于，包括光学望远镜、目标体和记录标定机构，所述光学望远镜与所述目标体均与所述记录标定机构连接，所述目标体上设置有特征符号且所述目标体可在所述记录标定机构限定的区域内移动，所述记录标定机构用于记录所述光学望远镜瞄准所述特征符号时所述目标体位置的垂直投影点，并标定所述垂直投影点、所述光学望远镜的中心位置垂直投影点以确定所述瞄准点及所述初始方位。
8.按权利要求7所述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的装置，其特征在于，所述目标体为彩旗、荧光棒或荧光灯。
9.按权利要求7或8所述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的装置，其特征在于，所述特征符号为设置在所述目标体上的标记点或标记线。
10.按权利要求7或8所述的快速捕捉火箭棱镜初始方位的装置，其特征在于，所述光学望远镜包括物镜、分划板、调焦镜和目镜，当所述的特征符号与所述分划板重合时，所述记录标定机构记录所述目标体位置的垂直投影点。
全文摘要
一种快速捕捉火箭棱镜初始方位的方法和装置，用于确定火箭棱镜初始方位及瞄准设备的瞄准点，该方法包括设置光学望远镜步骤、目标体瞄准步骤和确定初始方位及瞄准点步骤。该装置包括光学望远镜、目标体和记录标定机构，所述光学望远镜与所述目标体分别与所述记录标定机构连接，所述目标体上设置有特征符号且所述目标体可在所述记录标定机构限定的区域内移动，所述记录标定机构用于记录所述光学望远镜瞄准所述特征符号时所述目标体位置的垂直投影点，并标定所述垂直投影点、所述光学望远镜的中心位置垂直投影点以确定所述瞄准点及所述初始方位。
文档编号G01M11/02GK103090843SQ20111034057
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者宋小艳, 贺长水, 丁爽, 高明杰, 张潮, 任建国, 陈为 申请人:北京航天发射技术研究所, 中国运载火箭技术研究院