火箭瞄准系统通过基准棱镜获取基准方位的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设计一种光电测量方法，特别是涉及一种方位角的光电测量方法。
【背景技术】
[0002] 新一代火箭总体方案与现役火箭设计存在差异。要求在发射场无人值守情况下持 续监视箭体瞄准角度，直至到发射点火时刻。现有火箭瞄准系统无法满足瞄准需求。
[0003] 实践中，火箭通过惯性单元进行导航，惯性单元器件外壳装配直角棱镜，即火箭瞄 准棱镜（也称惯组棱镜），火箭起飞前，通过地面瞄准设备，测量并计算获得该直角棱镜法 平面与大地北（N)的方位夹角，即可完成地面瞄准工作。如何快速准确的将发射瞄准的基 准方位测得并准确传递到勤务塔上的瞄准间内，并赋予地面瞄准设备，是需要新的火箭总 体方案改进的瞄准关键技术。
[0004] 在火箭勤务塔上，用地面瞄准设备，通过发射、接收瞄准光束，对火箭瞄准棱镜法 平面与大地北的方位夹角进行测量，并将基准方位数据传递给火箭控制系统，就是确定瞄 准设备发射的瞄准光束（即瞄准光轴）与大地北的方位夹角。
[0005] (光电）瞄准仪可用于精确角度测量，通过与基准棱镜准直，可完成基准方位的获 取，具有抗杂光干扰以及输出敏区信号和瞄准信号功能，并且可以与火箭控制系统一起实 现闭环自动化瞄准等功能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种火箭瞄准系统通过基准棱镜获取基准方位的方法，利用 基准棱镜解决在较高勤务塔上无法快速准确测得并传递基准方位的技术问题。
[0007] 本发明的火箭瞄准系统通过基准棱镜获取基准方位的方法，包括准备步骤和测量 步骤，其中准备步骤包括：
[0008] 在勤务塔上瞄准间内固定基准棱镜，利用基准棱镜给出参考光轴；
[0009] 基准棱镜中心高度与箭体的惯组棱镜高度保持相当；
[0010] 基准棱镜法线与大地北之间的大地方位角数据预先测绘标定并保持有效；
[0011] 沿参考光轴设置瞄准标尺的长横刻线，确定瞄准标尺的长横刻线与短竖刻线形成 的顺序瞄准点；
[0012] 电控瞄准仪与选定瞄准点对心；
[0013] 通过电控瞄准仪测得基准棱镜、惯组棱镜、大地方位角间的角度差异，形成换算为 箭体发射前的初始方位角的测量步骤。
[0014] 所述测量步骤包括：
[0015] 通过电控瞄准仪瞄准基准棱镜，光学准直，获得角度数据与测绘标定校验换算获 得基准方位角度A jz;
[0016] 通过电控瞄准仪瞄准惯组棱镜，获得准直偏差角β ;
[0017] 通过电控瞄准仪获得瞄准惯组棱镜和参考光轴间的方位旋转角α ;
[0018] 基准方位角度A]z与惯组棱镜之间的方位夹角θ，以及惯组棱镜的初始方位角A 根据以下公式获得：
[0019]
[0020]
[0021] 所述基准棱镜入射面长度不小于50mm，宽度不小于30mm。
[0022] 本发明的火箭瞄准系统通过基准棱镜获取（初始方位角）基准方位的方法均能达 到方位基准高精度传递的目的，满足了运载火箭地面瞄准设备使用要求。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明火箭瞄准系统通过基准棱镜获取基准方位方法中利用基准棱镜获 得并传递角度测量示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0025] 结合图1所示，本发明的获取基准方位方法主要包括以下准备步骤：
[0026] 在勤务塔上瞄准间内固定基准棱镜02,利用基准棱镜02给出参考光轴（即基准棱 镜02法线方向）；
[0027] 基准棱镜02中心高度与箭体的惯组棱镜01高度保持相当（基本一致）；
[0028] 基准棱镜02法线与大地北之间的大地方位角数据预先测绘标定并保持有效；
[0029] 沿参考光轴设置瞄准标尺04的长横刻线，确定瞄准标尺的长横刻线与短竖刻线 形成的顺序瞄准点；
[0030] 电控瞄准仪03与选定瞄准点对心。
[0031] 准备步骤为具体的，可进一步优化的测量步骤提供了快速测量和参数角度转换的 必要物理参照基础，为进一步提高测量精度的算法保留了与大地方位角的映射关系。
[0032] 通过电控瞄准仪测得基准棱镜、惯组棱镜、大地方位角间的角度差异，形成换算为 箭体的初始方位角的测量步骤。
[0033] 本发明的获取基准方位方法主要包括以下测量步骤：
[0034] 通过电控瞄准仪03瞄准基准棱镜02,光学准直，获得角度数据与测绘标定校验换 算获得基准方位角度A jz;
[0035] 通过电控瞄准仪03瞄准惯组棱镜01，获得准直偏差角β ;
[0036] 通过电控瞄准仪03获得瞄准惯组棱镜01和参考光轴间的方位旋转角α ;
[0037] 基准方位角度Ajz与惯组棱镜01之间的方位夹角Θ，以及惯组棱镜〇1的（基准 方位的）初始方位角A niz根据以下公式获得：
[0038]
[0039] θ = α + β........................................................................... (2) 〇
[0040] 本发明的火箭瞄准系统通过基准棱镜获取基准方位的方法可以实现超高测量精 度，角度误差小，测量持续性好。采用本方法，可以将火箭顶部的瞄准方位快速映射在平面 象限内完成数据转换传递。
[0041] 基准棱镜入射面长度不小于50mm，宽度不小于30mm。
[0042] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范 围为准。
【主权项】
1. 火箭瞄准系统通过基准棱镜获取基准方位的方法，包括准备步骤和测量步骤，其中 准备步骤包括： 在勤务塔上瞄准间内固定基准棱镜（02)，利用基准棱镜（02)给出参考光轴； 基准棱镜（02)中心高度与箭体的惯组棱镜（01)高度保持相当； 基准棱镜（02)法线与大地北之间的大地方位角数据预先测绘标定并保持有效； 沿参考光轴设置瞄准标尺（04)的长横刻线，确定瞄准标尺的长横刻线与短竖刻线形 成的顺序瞄准点； 电控瞄准仪（03)与选定瞄准点对心； 通过电控瞄准仪（03)测得基准棱镜（02)、惯组棱镜（01)、大地方位角间的角度差异， 形成换算为箭体的初始方位角的测量步骤。2. 如权利要求1所述火箭瞄准系统通过瞄准标尺和基准点获取基准方位方法，其特征 在于：所述测量步骤包括： 通过电控瞄准仪（03)瞄准基准棱镜（02)，光学准直，获得角度数据与测绘标定校验换 算获得基准方位角度Ajz; 通过电控瞄准仪（03)瞄准惯组棱镜（01)，获得准直偏差角β ; 通过电控瞄准仪（03)获得瞄准惯组棱镜（01)和参考光轴间的方位旋转角α ; 基准方位角度Α]ζ与惯组棱镜（01)之间的方位夹角Θ，以及惯组棱镜（〇1)的初始方 位角Aniz根据以下公式获得：3. 如权利要求2所述火箭瞄准系统通过基准棱镜获取基准方位方法，其特征在于：所 述基准棱镜（02)入射面长度不小于50mm，宽度不小于30mm。
【专利摘要】火箭瞄准系统通过基准棱镜获取基准方位的方法，包括准备步骤和测量步骤，其中准备步骤包括：在勤务塔上瞄准间内固定基准棱镜，利用基准棱镜给出参考光轴；基准棱镜中心高度与箭体的惯组棱镜高度保持相当；基准棱镜法线与大地北之间的大地方位角数据预先测绘标定并保持有效；与参考光轴准直设置瞄准标尺的长横刻线，确定瞄准标尺的长横刻线与短竖刻线形成的顺序瞄准点；电控瞄准仪与选定瞄准点对心；通过电控瞄准仪测得基准棱镜、惯组棱镜间的方位角，形成换算为箭体的初始方位角的测量步骤。能达到基准方位高精度传递的目的，满足了运载火箭地面瞄准设备使用要求。
【IPC分类】G01C1/00
【公开号】CN105157668
【申请号】CN201510537063
【发明人】贺长水, 丁爽, 赵京坡, 陈为, 宋小艳, 许学雷, 霍卫星
【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
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月27日