桅杆没有升起的情况下olxlzl平面内的侧倾角并不作为系统解算用的参数， 因为安装基面固定在车体基面上，观瞄平台与车体基面侧倾角度是一致的，所以在使用观 瞄仪输出的轴角角度来指导导弹弹架进行跟随时，其侧倾角度完全一致，可不考虑侧倾角 度，直接使用观目苗平台输出的在olxlyl平面内的方位角和在olylzl平面内的俯仰角就可 以完成跟随；如图2所示，在桅杆升起的情况下，由于桅杆自身刚性以及车体倾斜等问题， 观瞄仪的安装基面与车体基面会出现相对的侧倾角。在桅杆升起以后由于桅杆刚性和车 体倾斜角度的不同造成了坐标系〇l:xlylzl与02:x2y2z2之间出现不同大小的偏差，此 时与车体基面刚性连接的导弹弹架位于坐标系〇2:x2y2z2内，如果在使用观瞄仪坐标系 01:Xlylzl内的轴角角度来指导导弹弹架进行跟随运动就会出现很大的偏差，造成导弹弹 架无法运动到指定角度使指定目标进入导弹导引头视场，无法完成对指定目标的打击，这 对系统来说是致命的。
[0060] 为解决上述技术问题，下面给出本实施例中采用的车载桅杆倾斜量校正方法：
[0061] 如图1所示，将观瞄仪安装在观瞄仪基准面上，其坐标系为01:xlylzl，S为观瞄仪 基准面。如图2所示，观瞄仪与桅杆刚性连接，安装在弹架平台上，弹架平台基准面坐标系 为02 :x2y2z2, Sc为弹架平台基准面。弹架平台安装在车体上，与车体刚性连接，只能相对 车体在方位向转动。通过举升桅杆，抬高观瞄仪光轴，可增加通视距离，但举升后的桅杆会 受到风载荷和光电工作载荷等因素影响，发生弯曲和扭转，导致瞄准轴发生偏移，进而在观 瞄仪引导导弹弹架跟踪运动目标时发生偏差。桅杆采用键槽结构设计，在桅杆升到位后键 槽抱死，使桅杆的扭转量为一个常量，误差在0. 5mil以内，确保桅杆的自准直精度。如图3 所示，桅杆除发生绕Z轴方向的扭转，还会在X方向和Y方向产生小角度的倾斜。通过安装 在观瞄仪安装基准面上的上部双轴倾斜传感器C2,可以测得观瞄仪安装基准面相对大地坐 标系在X向和Y向的旋转角度值。当车体倾斜或弹架相对车体旋转，可通过安装在弹架基 准面上的下部双轴倾斜传感器Cl测出弹架坐标系相对大地坐标系在X方向和Y方向的旋 转角度值。具体的步骤为：
[0062] 步骤1 :在桅杆升起状态下，观瞄仪瞄准目标，轴角转换模块分别输出目标相对观 目苗仪的方位向和俯仰的码值，通过计算得到目标方位角t_gm_fw和目标俯仰角t_gm_fy，并 根据欧拉变换公式，将目标方位角和目标俯仰角转换到观瞄仪基准坐标系〇l:xlylzl下， 得到：
[0063] t_gm_x = cos(t_gm_fw)X cos(t_gm_fy)
[0064] t_ _gm_y = cos(t_gm_fw)X sin(t_gm_fy)
[0065] t_gm_z = sin(t_gm_fw)；
[0066] t_gm_x为Xl向坐标、t_gm_y为Yl向坐标、t_gm_z为Zl向坐标；
[0067] 具体过程为：
[0068] 方位轴角转换模块输出目标的方位数据：高8位数据为a[0]，低8位数据为a[l]; 由于轴角转换模块测角范围为2 π，对应可输出216= 65536个码值，则一个码值对应的角 弧度为：2 π /65536。由此输出的目标方位角t_gm_fw为：
[0069] t_gm_fw = 2 π-((1X256+58) X2 π/65536) = 6. 253,单位：弧度。
[0070] 俯仰轴角转换模块输出目标的方位数据：高8位数据为b[0]，低8位数据为b[l]; 由于轴角转换模块测角范围为2 π，对应可输出216= 65536个码值，则一个码值对应的角弧 度为：2π/65536 ;俯仰角度值有正负，正值：b[0]的最高位为0,负值：b[0]的最高位为1。 由此输出的目标俯仰角t_gm_fy为：
[0071] 当 b[0]&0x80 == 0 时，t_gm_fy = (b[0] X256+b[l]) X2 π/65536
[0072] 当 b[0]&0x80 == 1 时，t_gm_fy = ((b[0] X256+b[l]) Χ2 π/65536)-2 π
[0073] t_gm_fy 的单位为弧度，本实施例中 t_gm_fy = (2 X 256+32) X 2 π /65536 = 0. 052〇
[0074] 得到：
[0075] t_gm_x = cos(t_gm_fw) X cos (t_gm_fy) = cos (6. 253) Xcos(0. 052) = 0. 998
[0076] t_gm_y = cos(t_gm_fw) X sin (t_gm_fy) = cos (6. 253) Xsin(0. 052) = -〇. 03
[0077] t_gm_z = sin(t_gm_fw) = sin (6. 253) = 0. 052
[0078] 步骤2 :采用上部倾角传感器测得观瞄仪基准坐标系相对大地坐标系的旋转角度 qs, qs y，其中qsx为观瞄仪基准面坐标系相对大地坐标系X向旋转角度，qs y为观瞄仪基 准面坐标系相对大地坐标系Y向旋转角度；采用下部倾角传感器测得弹架平台基准坐标系 相对大地坐标系的旋转角度qxJP qxy，其中qxx为弹架平台基准坐标系相对大地坐标系X 向旋转角度，qxy为弹架平台基准坐标系相对大地坐标系Y向旋转角度。
[0079] 具体过程为：
[0080] 双轴倾斜传感器可输出相对大地坐标系的旋转角度，即分别输出16位的X向和Y 向旋转角度值，其中倾斜传感器输出的1个码值对应· 弧
【主权项】
1. 一种车载桅杆倾斜量校正方法，其特征在于：将下部倾斜传感器安装在弹架平台基 面上，将上部倾斜传感器安装在观瞄仪安装基面上，下部倾斜传感器和上部倾斜传感器采 用双轴倾斜传感器；并采用以下步骤： 步骤1 :在桅杆升起状态下，观瞄仪瞄准目标，得到目标方位角t_gm_fw和目标俯仰角 t_gm_fy，并将目标方位角和目标俯仰角转换到观瞄仪基准坐标系Ol: xlyIz 1下，得到： t_gm_x = cos(t_gm_fw) X cos(t_gm_fy) t_gm_y = cos(t_gm_fw) X sin(t_gm_fy) t-gm-z = sin(t-gm-fw)； t_gm_x为Xl向坐标、t_gm_y为Yl向坐标、t_gm_z为Zl向坐标； 步骤2 :采用上部倾角传感器测得观瞄仪基准坐标系相对大地坐标系的旋转角度qsx 和qsy，其中qsx为观瞄仪基准面坐标系相对大地坐标系X向旋转角度，qs y为观瞄仪基准面 坐标系相对大地坐标系Y向旋转角度；采用下部倾角传感器测得弹架平台基准坐标系相对 大地坐标系的旋转角度(1^和cp y，其中cpx为弹架平台基准坐标系相对大地坐标系X向旋 转角度，qxy为弹架平台基准坐标系相对大地坐标系Y向旋转角度； 步骤3 :建立观瞄仪基准坐标系转换到弹架平台基准坐标系的坐标转换矩阵 matrix[3] [3]，其中： matrix [0] [0] = cos (qxy) X cos (qsy) +sin (qxx) X sin (qxy) X sin (qsx) X sin (qsy) +cos (qxx) X sin (qxy) X cos (qsx) X sin (qsy) matrix [0] [1] = sin (qxx) X sin (qxy) X cos (qsx) -cos (qxx) X sin (qxy) X sin (qsx) matrix [0] [2] = cos (qxy) X sin (qsy) -sin (qxx) X sin (qxy) X sin (qsx) X cos (qsy) -cos (qxx) X sin (qxy) X cos (qsx) X cos (qsy) matrix [1] [0] = cos (qxx) X sin (qsx) X sin (qsy) -sin (qxx) X cos (qsx) X sin (qsy) matrix [1] [1] = cos (qxx) X cos (qsx) +sin (qxx) X sin (qsx) matrix [1] [2] = -cos (qxx) X sin (qsx) X cos (qsy) +sin (qxx) X cos (qsx) X cos (qsy) matrix [2] [0] = sin (qxy) X cos (qsy) -sin (qxx) X cos (qxy) X sin (qsx) X sin (qsy) -cos (qxx) X cos (qxy) X cos (qsx) X sin (qsy) matrix [2] [1] = -sin (qxx) X cos (qxy) X cos (qsy) +cos (qxx) X cos (qxy) X sin (qsx) matrix [2] [2] = sin (qxy) X sin (qsy) +sin (qxx) X cos (qxy) X sin (qsx) X cos (qsy) +cos (qxx) X cos (qxy) X cos (qsx) X cos (qsy)； 步骤4 :根据步骤I得到的目标在观瞒仪基准坐标系中坐标值t_gm_x、t_gm_y、t_gm_z 和步骤3得到的坐标转换矩阵matrix[3] [3]，得到目标在弹架平台基准坐标系02:x2y2z2 下的坐标值： t_dj_x = (matrix[0] [0]) Xt_gm_x+(matrix[0] [I]) Xt_gm_y+(matrix[0] [2]) Xt_ gm-z t_dj_y = (matrix[1] [0]) Xt_gm_x+(matrix[1] [I]) Xt_gm_y+(matrix[1] [2]) Xt_ gm-z t_dj_z = (matrix[2] [0]) Xt_gm_x+(matrix[2] [I]) Xt_gm_y+(matrix[2] [2]) Xt_ gm-z t_dj_x为X2向坐标、t_dj_y为Y2向坐标、t_dj_z为Z2向坐标； 步骤5 :根据步骤2得到的观瞄仪基准坐标系相对大地坐标系的旋转角度qs，qs y，建 立观瞒仪基准坐标系转换到大地坐标系的坐标转换矩阵matr [3] [3]，其中： matr [0] [0] = cos (qsy) matr[0] [1] = 0 matr [0] [2] = sin (qsy) matr [1] [0] = sin (qsx) X sin (qsy) matr [1] [1] = cos (qsx) matr [1] [2] = -sin (qsx) X sin (qsx) X cos (qsy) matr [2] [0] = -cos (qsx) X sin (qsy) matr [2] [1] = sin (qsx) matr [2] [2] = cos (qsx) X cos (qsy)； 步骤6 :根据步骤I得到的目标在观瞒仪基准坐标系中坐标值t_gm_x、t_gm_y、t_gm_z 和步骤5得到的坐标转换矩阵matr [3] [3]，得到目标在大地坐标系0:xyz下的坐标值： t_dd_x = (matr[0] [0]) Xt_gm_x+(matr[0] [I]) Xt_gm_y+(matr[0] [2]) Xt_gm_z t_dd_y = (matr[l] [0]) Xt_gm_x+(matr[1] [I]) Xt_gm_y+(matr[1] [2]) Xt_gm_z t_dd_z = (matr[2] [0]) Xt_gm_x+(matr[2] [I]) Xt_gm_y+(matr[2] [2]) Xt_gm_z ； t_dd_x为X向坐标、t_dd_y为Y向坐标、t_dd_z为Z向坐标^
【专利摘要】本发明提出一种车载桅杆倾斜量校正方法，在桅杆的底部及顶部安装基面上分别安装了两个高精度倾斜传感器，其中倾斜传感器C1安装在车体基面上，倾斜传感器C2安装在观瞄仪安装基面上，C1、C2的安装方向严格一致，通过倾斜传感器C1与C2输出的y向和x向的倾斜值进行比较，将观瞄仪轴角角度与倾斜传感器C2和C1的侧倾值结合换算到车体基面上，将数据输入计算机控制板进行极坐标转换等运算，参与系统测角输出修正，使桅杆带来的俯仰误差不大于0.1mil，用这个最终计算的结果来作为导弹弹架运动的基准，指导导弹弹架运动到指定位置，对指定目标进行攻击。
【IPC分类】G01C9-00, G01C1-00
【公开号】CN104634311
【申请号】CN201510078542
【发明人】彭富伦, 王静, 周丽华, 徐姣杰, 李琼, 李洁
【申请人】西安应用光学研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月13日