一种基于行进中射击的车载转塔导航方法及设备与流程

1.本技术属于导航设备的研究技术领域，特别涉及一种基于行进中射击的车载转塔导航方法以及一种基于行进中射击的车载转塔导航设备。


背景技术：

2.随着现代航天、军事等领域的发展，尤其是轻型末端防空和便携式防空领域，阵地或行进中条件下开展快速空域搜索，空情分析、发现目标后开展短射击的需求日益高涨，所以车辆往往增加随动转塔装置以实现系统的快速反应。随动转塔装置安装有角度测量设备和姿态角测量的设备，但是由于转塔装置在导弹或是火炮发射时，产生较大的振动。如何在这种车辆行驶中的高动态、导弹或火炮发射中的高振动环境下实现转塔装置的精确导航成为现在需要解决的难题。


技术实现要素：

3.为了解决所述现有技术的不足，本技术提供了一种基于行进中射击的车载转塔导航方法，该方法结合所述导航设备的第一坐标系、第一导航信息和所述转塔装置的所述第二坐标系、所述第一运动导航信息确认所述转塔装置在第一坐标系下的第二导航信息，根据第二导航信息和预设导航信息调整所述转塔装置的导航，确保所述转塔装置在振动时移位了，能再次进行导航的调整，保证导航的精确度。
4.本技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：
5.第一方面，本技术提供一种基于行进中射击的车载转塔导航方法，应用于设置有转塔装置和导航设备的车辆，所述导航设备和所述转塔装置设置在所述车辆上，所述方法包括：
6.获取所述导航设备的第一坐标系和第一导航信息、以及所述转塔装置的第二坐标系、第一运动导航信息和预设导航信息；
7.根据所述第一坐标系和所述第二坐标系得到坐标相对位置信息；
8.根据所述坐标相对位置信息、所述第一导航信息和所述第一运动导航信息得到所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息；
9.根据所述第二导航信息和所述预设导航信息调整所述转塔装置的导航。
10.可选地，所述第一导航信息包括车辆位置信息、车辆速度信息、车辆行进距离信息以及海拔高度信息。
11.可选地，所述第一运动导航信息包括转塔姿态角信息、以及所述转塔装置相对所述车辆的角度信息。
12.可选地，所述第一坐标系包括第一横向轴、第一竖向轴以及第一水平轴，所述第二坐标系包括所述第二横向轴、所述第二竖向轴以及所述第二水平轴；所述根据所述第一坐标系和所述第二坐标系得到坐标相对位置信息，包括：
13.获取所述第一横向轴、所述第一竖向轴、所述第一水平轴、所述第二横向轴、所述
第二竖向轴以及所述第二水平轴；
14.根据所述第一横向轴、所述第一竖向轴、所述第一水平轴、所述第二横向轴、所述第二竖向轴以及所述第二水平轴确认所述坐标相对位置信息。
15.可选地，所述坐标相对位置信息包括横向轴相对位置信息、竖向轴相对位置信息和水平轴相对位置信息，所述根据所述第一横向轴、所述第一竖向轴、所述第一水平轴、所述第二横向轴、所述第二竖向轴以及所述第二水平轴确认所述坐标相对位置信息，包括：
16.根据所述第一横向轴和所述第二横向轴确认所述横向轴相对位置信息；
17.根据所述第一竖向轴和所述第二竖向轴确认所述竖向轴相对位置信息；
18.根据所述第一水平轴和所述第二水平轴确认所述水平轴相对位置信息。
19.可选地，所述根据所述坐标相对位置信息、所述第一导航信息和所述第一运动导航信息得到所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息，包括：
20.根据所述坐标相对位置信息和所述第一运动导航信息确认所述第一坐标系下的第二运动导航信息；
21.根据所述第二运动导航信息和所述第一导航信息确认所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息。
22.可选地，所述根据所述第二导航信息和所述预设导航信息调整所述转塔装置的导航，包括：
23.根据所述第二导航信息和所述预设导航信息得到导航信息差异；
24.根据所述导航信息差异调整所述转塔装置的导航。
25.第二方面，本技术提供一种基于行进中射击的车载转塔导航设备，所述设备包括：
26.获取模块，用于获取所述导航设备的第一坐标系和第一导航信息、以及所述转塔的第二坐标系、第一运动导航信息和预设导航信息；
27.第一确认模块，用于根据所述第一坐标系和所述第二坐标系得到坐标相对位置信息；
28.第二确认模块，用于根据所述坐标相对位置信息、所述第一导航信息和所述第一运动导航信息得到所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息；
29.调整模块，用于根据所述第二导航信息和所述预设导航信息调整所述转塔装置的导航。
30.第三方面，本技术提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器以及存储有执行指令的存储器，当所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令时，所述处理器执行如第一方面所述的方法。
31.第四方面，本技术提供一种基于行进中射击的车载转塔导航装置，应用于车辆，所述装置包括：转塔装置和导航设备，所述转塔装置包括转塔角度测量装置，所述导航设备包括激光捷联惯组、时频导航、电子里程计、气压式高程计和卫星定位，所述激光捷联惯组可获取转塔装置的转塔姿态角信息以及所述转塔装置相对所述车辆的角度信息，所述时频导航可获取所述车辆的车辆速度信息，所述电子里程计可获取所述车辆的车辆行进距离信息，所述气压式高程计可获取所述车辆的海拔高度信息，所述卫星定位可获取所述车辆的车辆位置信息。
32.本技术具有以下优点：
33.本技术一种基于行进中射击的车载转塔导航方法，可以获取所述导航设备的第一坐标系和第一导航信息、以及所述转塔装置的第二坐标系、第一运动导航信息和预设导航信息；紧接着，根据所述第一坐标系和所述第二坐标系得到坐标相对位置信息；再紧接着，根据所述坐标相对位置信息、所述第一导航信息和所述第一运动导航信息得到所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息；然后，根据所述第二导航信息和所述预设导航信息调整所述转塔装置的导航。本技术可调整所述转塔装置的导航，确保所述转塔装置在振动时移位了，能再次进行导航的调整，保证导航的精确度。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本技术一实施例中基于行进中射击的车载转塔导航方法的流程图；
36.图2为本技术一实施例中基于行进中射击的车载转塔导航设备的结构示意图；
37.图3为本技术一实施例中电子设备的结构示意图；
38.图4为本技术一实施例中基于行进中射击的车载转塔导航装置的结构示意图；
39.图5为本技术一实施例中基于行进中射击的车载转塔导航装置的导航原理图；
40.图6为本技术一实施例中里程计的电路设计图；
41.图7为一实施例中基于行进中射击的车载转塔导航装置长时间热待机的对准时序图。
具体实施方式
42.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.现有技术中军事领域使用的车辆由于转塔装置在导弹或是火炮发射时，产生较大的振动，振动造成转塔装置移动，影响转塔装置的导航精度。如何在这种车辆行驶中的高动态、导弹或火炮发射中的高振动环境下实现转塔装置的精确导航成为现在需要解决的难题。针对上述问题，本技术提出一种基于行进中射击的车载转塔导航方法，可以获取所述导航设备的第一坐标系和第一导航信息、以及所述转塔装置的第二坐标系、第一运动导航信息和预设导航信息；紧接着，根据所述第一坐标系和所述第二坐标系得到坐标相对位置信息；再紧接着，根据所述坐标相对位置信息、所述第一导航信息和所述第一运动导航信息得到所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息；然后，根据所述第二导航信息和所述预设导航信息调整所述转塔装置的导航。本技术可调整所述转塔装置的导航，确保所述转塔装置在振动时移位了，能再次进行导航的调整，保证导航的精确度。
44.下面结合附图，详细说明本技术的各种非限制性实施方式。
45.如附图1，示出本技术一实施例中基于行进中射击的车载转塔导航方法的流程图，
所述方法应用于设置有转塔装置和导航设备的车辆，所述导航设备和所述转塔装置设置在所述车辆上，所述方法包括：
46.s101：获取所述导航设备的第一坐标系和第一导航信息、以及所述转塔装置的第二坐标系、第一运动导航信息和预设导航信息。
47.车辆设置有所述转塔装置，所述转塔装置上的导航设备用于定位所述车辆的位置信息，获取所述导航设备的第一坐标系和第一导航信息、以及所述转塔装置的第二坐标系、第一运动导航信息和预设导航信息，以便以所述车辆的第一坐标为基准，调整所述转塔装置的导航，所述预设导航信息是用于导航所述转塔装置的，以让所述转塔装置上的导弹或炮火发射装置能对准目标。由于在发射导弹和炮火时，转塔装置会发生转动或移动，其导航会发生偏移，需要重新调整，以使所述转塔装置的导航信息是预设导航信息，通过以所述车辆坐标系为基准，调整转塔装置以提高所述转塔装置的导航精度。
48.在本实施例中，所述第一导航信息包括车辆位置信息、车辆速度信息、车辆行进距离信息以及海拔高度信息。所述第一导航信息主要对车辆位置信息进行监控，实时获得车辆位置信息，便于控制行驶中的车辆。
49.在本实施例中，所述第一运动导航信息包括转塔姿态角信息、以及所述转塔装置相对所述车辆的角度信息。所述转塔装置的位置信息与所述车辆位置信息是相同的，所述位置信息是指经度数据和纬度数据，或者在具体的某一位置，由于转塔装置设置在车辆上，所述转塔装置与所述车辆是同一位置信息，同样的，所述转塔装置的速度信息、行进距离以及海拔高度信息与车辆的是一样的，故而没有重新获取所述转塔装置的速度信息、行进距离以及海拔高度信息，获取所述转塔装置的姿态角信息以及所述转塔装置相对所述车辆的角度信息，再利用姿态角信息和相对所述车辆的角度信息，即可确定所述转塔装置的具体航向信息。即所述导航设备获取的所述车辆第一导航信息和获取的所述转塔装置的第一运动导航信息，根据车辆的第一坐标系和所述转塔装置的第二坐标系相对位置信息，可对所述第一导航信息和所述第一运动导航信息进行换算，可以知道所述车辆在第一坐标系的姿态角信息和角度信息。即所述第一导航信息和所述第一运动导航信息的信息是可以相互补充，可利用一套导航设备和一套测量角度信息和姿态角信息的设备即可测出车辆的车辆位置信息、车辆速度信息、车辆行进距离信息、海拔高度信息、车辆姿态角信息，还可以测出转塔装置的转塔位置信息、转塔速度信息、转塔行进距离信息、转塔海拔高度信息、转塔姿态角信息以及角度信息。
50.s102：根据所述第一坐标系和所述第二坐标系得到坐标相对位置信息。
51.所述车辆的所述第一导航信息是基于所述第一坐标系的信息，所述转塔装置的第一运动导航信息是基于所述第二坐标系的信息，所述第一导航信息可以根据所述第一坐标系和所述第二坐标系的坐标相对位置，换算成以第二坐标系为基础的信息，或者，所述第一运动导航信息可以根据所述第一坐标系和所述第二坐标系的坐标相对位置，换算成以第一坐标系为基础的信息，然后，根据所述转塔装置与所述车辆的角度位置，测算所述车辆的姿态角，无需给车辆安装检测姿态角的设备。同样的，所述第一运动导航信息根据所述第一坐标系和所述第二坐标系的坐标相对位置，换算成以第一坐标系为基础的信息后，可将所述车辆的位置信息作为转塔装置的位置信息的补充，以获得所述转塔装置全面的位置信息。
52.在本实施例中，第一坐标系和第二坐标系为三维坐标系，所述第一坐标系包括第
一横向轴x1、第一竖向轴y1以及第一水平轴c，所述第二坐标系包括所述第二横向轴x2、所述第二竖向轴y2以及所述第二水平轴z2；所述根据所述第一坐标系和所述第二坐标系得到坐标相对位置信息，可以获取所述第一横向轴x1、所述第一竖向轴y1、所述第一水平轴z1、所述第二横向轴x2、所述第二竖向轴y2以及所述第二水平轴z2；然后，根据所述第一横向轴x1、所述第一竖向轴y1、所述第一水平轴z1、所述第二横向轴x2、所述第二竖向轴y2以及所述第二水平轴z2确认所述坐标相对位置信息。即所述坐标相对位置信息包括横向轴相对位置关系、竖向轴相对位置关系以及水平轴相对位置关系。所述横向轴相对位置关系为第一横向轴与第二横向轴的相对位置关系，所述竖向轴相对位置关系为第一竖向轴和第二竖向轴的相对位置关系，所述水平轴相对位置关系为第一水平轴和第二水平轴的相对位置关系。
53.具体地，所述根据所述第一横向轴、所述第一竖向轴、所述第一水平轴、所述第二横向轴、所述第二竖向轴以及所述第二水平轴确认所述坐标相对位置信息，可以根据所述第一横向轴和所述第二横向轴确认所述横向轴相对位置信息；接着，根据所述第一竖向轴和所述第二竖向轴确认所述竖向轴相对位置信息；然后，根据所述第一水平轴和所述第二水平轴确认所述水平轴相对位置信息。所述横向轴相对位置信息可以是第一横向轴向第一方向转动第一角度得到第二横向轴，也可以是第二横向轴向第二方向转动第一角度得到第一横向轴，所述第一方向和所述第二方向是相反方向。同样地，所述竖向轴相对位置信息可以是第一竖向轴向第三方向转动第二角度得到第二竖向轴，也可以是第二竖向轴向第四方向转动第二角度得到第一竖向轴，所述第三方向和所述第四方向是相反方向；同样地，所述水平轴相对位置信息可以是第一水平轴向第五方向转动第三角度得到第二水平轴，也可以是第二水平轴向第六方向转动第三角度得到第一水平轴，所述第五方向和所述第六方向是相反方向。所述第二坐标系上的导航信息可通过在竖向轴、水平轴以及横向轴上分别根据竖向轴相对位置信息、水平轴相对位置信息以及水平轴相对位置信息，分别转动或移动三次，可得到第一坐标系上的导航信息。
54.s103：根据所述坐标相对位置信息、所述第一导航信息和所述第一运动导航信息得到所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息。
55.所述第一导航信息是所述导航设备检测到的所述车辆的位置信息，所述第一导航信息是随着车的移动变化的，车辆位置改变，第一导航信息跟着所述车辆位置而改变，故所述第一导航信息较为准确，无需对所述第一导航信息进行误差调整。由于转塔装置在发射导弹或是炮火后，所述转塔装置本身会在导弹或炮火发射产生的振动下，发生位移，故而需要对所述转塔装置的位置进行调整，以确保对所述转塔装置的导航是精确的，可提高导弹或炮火的击中率。由于所述车辆的第一坐标系不会受到导弹或炮火发射的振动影响，故而第一坐标系上的导航较为准确，将所述第一坐标系作为所述转塔装置的导航坐标，可以避免所述转塔装置的导航产生误差。根据所述坐标相对位置信息、所述第一导航信息和所述第一运动导航信息得到所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息。由于第一导航信息和第一运动导航信息包含的信息是不同维度的，为了获得全面的转塔装置的导航信息，所述转塔装置的位置和导航信息需要第一导航信息的位置信息进行补充。例如，第一导航信息包含车辆位置信息、车辆速度信息、车辆行进距离信息以及海拔高度信息，由于转塔装置在所述车辆上，故而所述车辆的车辆位置信息、车辆速度信息、车辆行进距离信息以及海拔高度信息，亦是所述转塔装置的位置信息、速度信息、行进距离信息以及海拔高度信
息。所述第一运动导航信息根据所述坐标相对位置信息换算成第一坐标系的导航信息后，结合第一导航信息可以得到位置信息较为全面的第二导航信息，在第一坐标系下，所述第二导航信息包括转塔装置的位置信息、速度信息、行进距离信息、海拔高度信息、转塔姿态角信息、以及所述转塔装置相对所述车辆的角度信息。
56.本实施例中，所述根据所述坐标相对位置信息、所述第一导航信息和所述第一运动导航信息得到所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息，可以根据所述坐标相对位置信息和所述第一运动导航信息确认所述第一坐标系下的第二运动导航信息，然后，根据所述第二运动导航信息和所述第一导航信息确认所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息。所述第二导航信息包括了转塔装置在所述第一坐标系下的位置信息、速度信息、行进距离信息、海拔高度信息、转塔姿态角信息、以及所述转塔装置相对所述车辆的角度信息。在第一坐标系下的所述转塔姿态角信息与所述转塔装置相对所述车辆的角度信息，是由所述第二坐标系下的所述转塔姿态角信息与所述转塔装置相对所述车辆的角度信息换算的，所述转塔装置在所述第一坐标系下的位置信息、速度信息、行进距离信息以及海拔高度信息，是由所述车辆在第一坐标系下的车辆位置信息、车辆速度信息、车辆行进距离信息以及海拔高度信息补充的，由于所述转塔装置在所述车辆上，所述转塔装置在第一坐标系下的位置信息、速度信息、行进距离信息以及海拔高度信息，与所述车辆在第一坐标系下的车辆位置信息、车辆速度信息、车辆行进距离信息以及海拔高度信息相同。
57.s104：根据所述第二导航信息和所述预设导航信息调整所述转塔装置的导航。
58.在导弹或炮火发射产生的振动时，所述转塔装置发生了位移，在确定发生移位后的转塔装置的第二导航信息后，需要对所述转塔装置的导航进行调整，确保导航的准确性。所述预设导航信息是所述转塔装置最终的导航信息，所述预设导航信息是可以变化的，需要根据所述预设导航信息对第一坐标系下的转塔装置进行导航。前面步骤是确定所述转塔装置在导弹或炮火发射的振动下产生位移后的第二导航信息，所述第二导航信息的准确度高，在确定所述转塔装置发生位移后的第二导航信息，再根据所述预设导航信息将第二导航信息调整为预设导航信息，所述转塔装置根据所述预设导航信息进行导航。
59.在本实施例中，所述根据所述第二导航信息和所述预设导航信息调整所述转塔装置的导航，可以根据所述第二导航信息和所述预设导航信息得到导航信息差异；然后，根据所述导航信息差异调整所述转塔装置的导航。确定在导弹或炮火发射产生的振动后的所述转塔装置的第二导航信息，可将所述第二导航信息和所述预设导航信息进行对比，如果所述第二导航信息和所述预设导航信息相同，则无需调整所述转塔装置的航向；如果所述第二导航信息和所述预设导航信息不相同，则需要将所述转塔装置的航向调整为所述预设导航信息。
60.第二方面，在本实施例中，如附图2所示，还提出一种基于行进中射击的车载转塔导航设备，所述设备包括：
61.获取模块，用于获取所述导航设备的第一坐标系和第一导航信息、以及所述转塔的第二坐标系、第一运动导航信息和预设导航信息；
62.第一确认模块，用于根据所述第一坐标系和所述第二坐标系得到坐标相对位置信息；
63.第二确认模块，用于根据所述坐标相对位置信息、所述第一导航信息和所述第一
运动导航信息得到所述转塔装置在所述第一坐标系下的第二导航信息；
64.调整模块，用于根据所述第二导航信息和所述预设导航信息调整所述转塔装置的导航。
65.图3是本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(random-access memory，ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
66.处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是isa(industry standard architecture，工业标准体系结构)总线、pci(peripheral component interconnect，外设部件互连标准)总线或eisa(extended industry standard architecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
67.存储器，用于存放执行指令。具体地，执行指令即可被执行的计算机程序。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供执行指令和数据。
68.在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性存储器中读取对应的执行指令到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的执行指令，以在逻辑层面上形成基于行进中射击的车载转塔导航方法。处理器执行存储器所存放的执行指令，以通过执行的执行指令实现本技术任一实施例中提供的基于行进中射击的车载转塔导航方法。
69.上述如本技术图1所示实施例提供的基于行进中射击的车载转塔导航方法执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
70.结合本技术实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
71.如附图4所示，本实施例中一种基于行进中射击的车载转塔导航装置，应用于车辆，所述装置包括：转塔装置和导航设备，所述转塔装置包括转塔角度测量装置，所述导航设备包括激光捷联惯组、时频导航、电子里程计、气压式高程计和卫星定位，所述激光捷联惯组可获取转塔装置的转塔姿态角信息以及所述转塔装置相对所述车辆的角度信息，所述
时频导航可获取所述车辆的车辆速度信息，所述电子里程计可获取所述车辆的车辆行进距离信息，所述气压式高程计可获取所述车辆的海拔高度信息，所述卫星定位可获取所述车辆的车辆位置信息。
72.采用激光捷联惯组/单卫星定位设备/双天线时频导航装置的多信息融合方式，实现转塔及车辆在静止和运动状态下的实时、高精度定位、定向、测速等功能，经过实际测试，可实现如下精度指标：对准时间不大于180s，对准定向精度不大于0.03
°
(1σ)、行进中方位精度不大于0.05
°
(1σ)，俯仰角和横摇角精度不大于0.018
°
(1σ)。
73.在惯性定位精度方面，惯性定位误差：当d≤3km时：惯性定位误差不大于6m；当d＞3km时：惯性定位误差不大于0.2％d，d为车辆不标校行程。
74.在卫星定位精度方面，卫星定位误差(cep，95％)不大于10m。测速精度方面，输出的三方向测速误差(1σ)不大于0.14m/s(以主机为输出原点)。
75.在角速度精度方面，车辆转弯角速率不大于30
°
/s的条件下，方位角速率精度(1σ)不大于0.1(
°
)/s,俯仰角和横摇角角速率精度(1σ)不大于0.1(
°
)/s。
76.本技术车载转塔导航装置可以兼备兼容rs422、rs232、网络、can等多种通讯模式，导航装置具备通过以太网口(100/1000mbps)、can接口(可兼容tja1040t)、rs232串口、rs422串口等多种模式与上位机、显控器数据交联的通讯能力；通过rs-422标准串口为上位机提供秒脉冲信号。
77.其中rs422串口通讯速率高达921600bits/s,can接口速率1mbits/s，长时间工作条件下，以太网、can通讯均具有离线或阻塞后单周期可自恢复能力。
78.所述激光捷联惯组兼容异构陀螺“2个90型激光陀螺(零偏稳定性：0.003
°
/h 1σ)和1个50型激光陀螺(零偏稳定性：0.01
°
/h 1σ)”和“3个90型激光陀螺(零偏稳定性：0.003
°
/h 1σ)”为核心构建的无转位纯捷联激光捷联惯组，实现长寻北、行进间航向保持及实时姿态测量功能，输出惯性坐标系下的角速度和加速度信息。激光捷联惯组设计内部和外部两级减震装置，以降低火炮射击带来的强烈冲击损伤，兼具减震和隔震双重效果。所述激光捷联惯组还连接雷达姿态仪和车载电源，所述雷达姿态仪用于测量所述转塔装置的姿态角，所述车载电源用于给所述基于行进中射击的车载转塔导航装置供电。
79.所述卫星定位接受bd、gps信号，以20hz频率快速计算卫星定位、测速和授时信息，在卫星信号良好时，提供精度为100ns的授时数据，卫星信号丢失后，采用高稳晶振提高不低于0.5ms/h的守时数据。
80.所述气压式高程计采用具有rs422通讯功能的高程计，通过测量车辆所在水平面的气压，进行全温域数据补偿后，实时输出高度。
81.所述电子里程计兼容车辆分动箱接口，随车辆前进或后退实时输出成比例的rs422差分脉冲信号以感应车辆前进或后退的距离。
82.所述时频导航主要包含主天线一体机、从天线一体机、显控终端及配套电缆，配合实现车辆(底盘)处的卫星定向、测速等功能。
83.基于行进中射击的车载转塔导航装置还包括显控器，所述显控器包括显控主板、液晶屏、触摸屏以及防水薄膜按键，兼容rs422、rs232、can、千兆网络等多种通讯方式，设计遮阳罩翻转机构，整体进行电磁、水汽等密封加固处理，外扩usb接口，具有实时数据下载功能。显示控制一体机安装mgis平台，可结合激光捷联惯组发送的组合定位数据，进行地图匹
配控制，进而可选定不同的导航状态，按给定的航路点实现自动导航、人工改航(即时位置改航、航路点改航)、选择航线等。
84.所述转塔角度测量装置用于测量所述转塔装置相对所述车辆的角度信息，所述转塔角度测量装置以导航装置激光捷联惯组为原点，通过高精度陀螺寻北仪测量转塔北向真值，基于姿态矩阵转换原理实现激光捷联惯组的载体坐标系向转塔坐标系的标定；然后再结合转塔装置的角度测量信息μz(0～360
°
)及水平安装误差角μ
x
和μy的小量特征，实现行进中转塔装置的姿态信息(假设为b系)向车体坐标系(假设为b0系)的姿态传递功能，解算方法如下：
[0085][0086][0087]
所以车体坐标系b0系的姿态矩阵为：
[0088][0089]
其中n系为导航解算使用的地理坐标系。
[0090]
最后实时辨识和修正单卫星定位设备和激光捷联惯组的杆臂误差，通过转塔装置的角度测量信息实现转动速度误差补偿，最终完成转塔坐标系下的导航信息(姿态、速度等)的逆向推导，进而一套导航装置同时输出具有相对运动的转塔装置方位、姿态、速度和车体的方位、姿态、速度信息等,这种方法不仅可以减少车载导航装置的装机数量，降低成本；而且可以充分利用车载导航信息，减少冗余信息，增加系统的可靠性。
[0091]
如附图5，采用激光捷联惯组、单卫星定位设备、高程计、里程计等多传感器信息融合的组合导航技术，采取基于迭代扩展卡尔曼滤波的滤波算法，采用泰勒级数展开的方式实现对非线性系统状态的近似，滤波器以惯性方位误差、姿态误差、速度误差、位置误差、杆臂参数、里程计刻度系数误差、安装误差、陀螺加速度计误差等为状态变量，以惯性解算与卫星/里程计定位输出的速度和位置误差为观测量，利用导航装置安装在具有连续旋转的转塔平台特征，有效激发陀螺零位、加速度计零位的观测性，通过卡尔曼滤波器有效估计这些惯性器件的零漂和方位姿态误差，一方面提高对准结束后的方位、姿态保持能力，另一方面将估计漂移保存，提高下次在另一个方向上对准的方位精度，从而延长激光捷联惯组imu的重标定周期。
[0092]
导航装置存在行进中工作任务，可满足车辆最大60km/h的行驶速度，最大转弯角速率80
°
/s的条件；导航装置安装转塔方位轴向最大调转角速度:60
°
/s，方位最大调转角加速度:60
°
/s2，所以要求导航装置姿态解算频率满足500hz以上。本项目从捷联惯导系统出发，兼顾导航计算机板的硬件运行速度；考虑陀螺与载体固联，直接感测运载体的角运动，在载体恶劣角动态环境下，姿态更新存在严重的圆锥误差。所以为了补偿圆锥误差，软件设计5khz陀螺加速度计高速采样，1khz平滑后利用双子样优化算法求解旋转矢量ф；
[0093]
另一方面，保持系统高动态解算下的误差补偿，一则在不降低精度的条件下，提高卫星、里程计的采样频率，二则优化软件效率，从10hz的卡尔曼误差补偿提升至100hz，经实际车辆动态应用考核，导航设备输出的高频信息满足武器系统作战单元高动态下的方位、姿态解算需求。
[0094]
基于转塔角度测量装置的转塔车体导航信息传递方法，以导航设备激光捷联惯组为原点，通过高精度陀螺寻北仪测量转塔北向真值，基于姿态矩阵转换原理实现激光捷联惯组的载体坐标系向转塔坐标系的标定；然后再结合转塔装置的角度测量信息及水平安装误差角μ
x
和μy的小量特征，实现行进中转塔装置的姿态信息向车体坐标系的姿态传递功能，最后实时辨识和修正单卫星定位设备和激光捷联惯组的杆臂误差，通过转塔装置的角度测量信息实现转动速度误差补偿，最终完成转塔坐标系下的导航信息(姿态、速度等)的逆向推导，进而一套导航设备同时输出具有相对运动的转塔装置方位、姿态、速度和车体的方位、姿态、速度信息等,这种方法不仅可以减少车载导航设备的装机数量，降低成本；而且可以充分利用车载导航信息，减少冗余信息，增加系统的可靠性。
[0095]
如附图6，长航时对准抑漂技术，根据武器系统提出长时间(24h)热待机条件，导航设备输出的方位、姿态等基准信息不能随时间发生漂移，所以针对该需求，激光捷联惯性充分利用导航计算机板强大的运算能力和存储能力，在初始对准(170s)进入方位跟踪的同时，进行再一次对准，方位跟踪与卡尔曼精对准双线程同步进行，再次对准完成后，将对准结果与方位跟踪结果进行均值滤波，生成新的姿态数据，并更新初值，进行下一个周期的方位跟踪和对准，如此往复，达到长时间待机条件下保证方位精度的目的，其中方位跟踪计算方法如下：
[0096]
采集陀螺加速度计数据仅仅进行四元数姿态更新：
[0097][0098]
对应的四元数微分方程表达式为：
[0099][0100]
卡尔曼精对准模型如下：
[0101]
建立10维卡尔曼滤波模型，考虑平台失准角φn、速度误差δvn、陀螺漂移εn和加速度计零偏为状态变量，建立状态方程：
[0102][0103]
车辆无线位置运动条件下，忽略小量误差，以导航解算的输出速度vn作为速度误差δvn，将δvn作为量测值，实时估计并修正平台失准角度。
[0104]
如附图7，为提高里程分辨精度，在车辆上加装电子里程计，通过法兰安装在载体分动箱上，其转轴与分动箱输出轴对接，车辆行驶时带动里程计磁钢旋转。在磁钢上方放置霍尔敏感器，正交布置两个霍尔电桥，分别敏感磁通量并产生两路正交电信号(sinθ和cosθ,θ为机械旋转位置)，利用反正切运算推算出旋转位置，位置分辨率为12位，即旋转一圈，输出4096个脉冲信号。该电脉冲信号由逻辑器件采集计数、防抖动处理、电子变比、输出转换和电平转换后，通过电连接器输出与行驶里程成正比的两路差分脉冲信号。
[0105]
基于转塔需要承受因高炮射击带来的大量级振动和冲击，激光捷联惯组设计两级
橡胶减震系统，其中第一级减震根据外部车辆谐振频率和内部激光陀螺抖动频率设计，橡胶减震器设计谐振频率80hz，三方向频差不大于10hz，放大倍数小于4,橡胶减震器采用空间八点对称安装，载荷质心与减震器器的行心偏差不大于1cm。外部减震器采用四点对称安装，严格控制载荷质心与外部减振器中心重合或接近。单卫星定位设备合理布置内部组件，降低重心，进行减重设计和全灌胶密封处理。
[0106]
导航设备设计振动传感器和位移传感器采集车辆振动最恶劣工况下的振动谱，以此作为激励验证导航设备的减震效果，经实际测试，当导航设备激光捷联惯组安装处振动150g，单卫星定位设备振动300g时，导航设备在振动过程中提供的导航数据满足精度要求，振动后无损伤。
[0107]
导航设备所在的can、lan通讯网络设备多，数据量大、电磁环境复杂，为避免离线阻塞等问题，本产品设计基于tms320f28335zjzs、adm3053brwz的can通讯模块。其中can采用总线2.0，数据频率500hz，为降低总线负载，软件协议采用小周期和大周期结合机制，小周期2ms，包含导航方位、姿态、角速率，时间及导航设备状态信息；大周期8ms，发送经纬海拔高、日期及加速度。软件设计4帧数据循环，每帧数据采用不同id类型.此外，为提高总线抗干扰性能，设计总线监测模块实时统计can全局中断标志寄存器提示的总线错误，设计bit_canaerr检测警告级别中断标志wlif0和错误被动中断标志epif0的错误次数,设计bit_canaerrwd检测写入被拒绝的中断标志wdif0提示的错误次数，设计检测总线关闭中断标志boif0的错误次数，当错误次数达到规定阈值时，为避免总线电气错误或剩余节点收发数据错误引起问题，软件重新配置复位导航设备的can节点。
[0108]
导航设备基于lan9218i-mt设计lan通讯模块，采用udp无连接传输方式,实时交互导航数据，软件采用“超时+重发”机制获取目的mac，即lan9218网络芯片按照预先设置的超时周期(默认200ms)查找目的mac，若达到预先设置的重发次数(默认8次)仍未找到目标则将发送缓冲区中的所有数据抛弃，否则协议栈根据目前的发送fifo中数据及发送长度寄存器值将udp数据发送到网络上。其中，数据帧包含目的mac、源mac、通信协议、端口号、源ip、目的ip等。基于lan9218的硬件平台以太网数据处理流程见图5所示,此外导航设备为防止网络数据量大导致线程阻塞，设置组播、广播过滤原则，对于点播数据仅接收与自身mac地址一致的网络包，同时如果监测网络异常，接收数据包超过设定上限时，可以丢弃整个数据fifo(*rx_cfg＝(rx_cfg_force_discard)。
[0109]
本技术实施例还提出了一种可读介质，该可读存储介质存储有执行指令，存储的执行指令被电子设备的处理器执行时，能够使该电子设备执行本技术任一实施例中提供的基于行进中射击的车载转塔导航方法，并具体用于执行上述基于行进中射击的车载转塔导航方法。
[0110]
前述各个实施例中所述的电子设备可以为计算机。
[0111]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或软件和硬件相结合的形式。
[0112]
本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0113]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0114]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。