用于大型运载火箭的无依托瞄准系统及瞄准方法与流程

本发明涉及一种瞄准系统，具体涉及用于大型运载火箭的无依托瞄准系统及瞄准方法。

背景技术：

1、在航天领域，常规的运载火箭瞄准方案需在发射场设置发射点、瞄准点和基准点，火箭发射前，应预先测出瞄准点和基准点之间连线与大地北之间的夹角，即大地基准方位角；火箭发射时，首先在基准点架设标杆仪，并在瞄准点架设瞄准仪，然后让瞄准仪对准标杆后将大地基准方位引入，接着再通过瞄准仪与火箭上的瞄准棱镜准直，并将大地北传递给火箭上的瞄准棱镜以得到火箭起飞前的初始方位角。这一瞄准方式不但增大了发射场基础设施的建设成本，且瞄准流程繁琐、对环境要求较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供用于大型运载火箭的无依托瞄准系统及瞄准方法，系统具有结构简单、成本低廉、瞄准精确的优点，方法具有自动化程度高、安全性好的优点。

2、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的一种用于大型运载火箭的无依托瞄准系统，包括激光捷联惯组和固定在激光捷联惯组上的自准直光管，激光捷联惯组设置在脐带塔上并使自准直光管与运载火箭上的瞄准棱镜处于等高的位置，激光捷联惯组用于自主寻北，并根据北向以及光管坐标系与惯组坐标系的位置关系解算自准直光管的方位角，自准直光管用于向瞄准棱镜发射光线，并测量瞄准棱镜的偏差角，激光捷联惯组还用于根据自准直光管的方位角和瞄准棱镜的偏差角解算瞄准棱镜的方位角，所述惯组坐标系是指激光捷联惯组的三维坐标系，所述光管坐标系是指自准直光管的三维坐标系，所述自准直光管的方位角是指自准直光管轴线与北向之间的夹角，所述瞄准棱镜的偏差角是指瞄准棱镜法线与自准直光管轴线之间的夹角，所述瞄准棱镜的方位角是指瞄准棱镜法线与北向之间的夹角。

3、进一步的，本发明一种用于大型运载火箭的无依托瞄准系统，其中，所述激光捷联惯组连接有卫星定位设备和综合控制器，卫星定位设备用于获取卫星定位信息，并将卫星定位信息传至激光捷联惯组，综合控制器用于将瞄准结果和卫星定位信息传至火箭控制系统，所述瞄准结果是指瞄准棱镜的方位角。

4、进一步的，本发明一种用于大型运载火箭的无依托瞄准系统，其中，所述激光捷联惯组采用三位置寻北方案，所述自主寻北是指激光捷联惯组进行惯性自主定向，并根据惯组坐标系相对地理坐标系的姿态矩阵输出其自身的三个姿态角。

5、进一步的，本发明一种用于大型运载火箭的无依托瞄准系统，其中，所述激光捷联惯组与脐带塔之间设有在水平面内调整自准直光管角度的转向机构。

6、基于同一构思，本发明提供了另一种用于大型运载火箭的无依托瞄准系统，包括激光捷联惯组和固定在激光捷联惯组上的瞄准仪，激光捷联惯组设置在瞄准车上，瞄准仪设有俯仰调整机构，激光捷联惯组用于自主寻北，并根据北向以及瞄准仪坐标系与惯组坐标系的位置关系解算瞄准仪的方位角，瞄准仪用于向瞄准棱镜发射光线，并测量瞄准棱镜的偏差角，激光捷联惯组还用于根据瞄准仪的方位角和瞄准棱镜的偏差角解算瞄准棱镜的方位角，所述惯组坐标系是指激光捷联惯组的三维坐标系，所述瞄准仪坐标系是指瞄准仪的三维坐标系，所述瞄准仪的方位角是指瞄准仪轴线与北向之间的夹角，所述瞄准棱镜的偏差角是指瞄准棱镜法线与瞄准仪轴线之间的夹角，所述瞄准棱镜的方位角是指瞄准棱镜法线与北向之间的夹角。

7、进一步的，本发明一种用于大型运载火箭的无依托瞄准系统，其中，所述激光捷联惯组连接有卫星定位设备和综合控制器，卫星定位设备用于获取卫星定位信息，并将卫星定位信息传至激光捷联惯组，综合控制器用于将瞄准结果和卫星定位信息传至火箭控制系统，所述瞄准结果是指瞄准棱镜的方位角。

8、进一步的，本发明一种用于大型运载火箭的无依托瞄准系统，其中，所述激光捷联惯组采用三位置寻北方案，所述自主寻北是指激光捷联惯组进行惯性自主定向，并根据惯组坐标系相对地理坐标系的姿态矩阵输出其自身的三个姿态角。

9、进一步的，本发明一种用于大型运载火箭的无依托瞄准系统，其中，所述激光捷联惯组与瞄准车之间设有防扰动基座。

10、基于同一构思，本发明还提供了一种大型运载火箭瞄准方法，所述瞄准方法利用了上述的无依托瞄准系统，包括以下步骤：

11、s1、调整无依托瞄准系统，让自准直光管或瞄准仪向瞄准棱镜发射光线，并使返回光进入自准直光管或瞄准仪的光管敏区；

12、s2、通过激光捷联惯组进行惯性自主定向，根据惯组坐标系相对地理坐标系的姿态矩阵获得激光捷联惯组的三个姿态角，即航向角ψ、俯仰角θ和横滚角γ；并通过自准直光管或瞄准仪对瞄准棱镜的偏差角β进行测量；

13、s3、根据光管坐标系或瞄准仪坐标系与惯组坐标系的位置关系，将激光捷联惯组的三个姿态角解算到自准直光管或瞄准仪上，获得光管坐标系或瞄准仪坐标系相对地理坐标系的姿态，即自准直光管或瞄准仪的方位角ψ1、自准直光管或瞄准仪的俯仰角θ1、自准直光管或瞄准仪的横滚角γ1；

14、s4、根据公式①计算获得瞄准棱镜的方位角a，

15、a＝β+ψ1                 ①

16、所述瞄准棱镜的方位角a是指瞄准棱镜的法线与北向之间的夹角。

17、进一步的，本发明一种大型运载火箭瞄准方法，还包括以下步骤：

18、s5、通过卫星定位设备获取卫星定位信息并传至激光捷联惯组；

19、s6、通过综合控制器将瞄准棱镜的方位角a和卫星定位信息传至火箭控制系统。

20、本发明用于大型运载火箭的无依托瞄准系统及瞄准方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置激光捷联惯组和固定在激光捷联惯组上的自准直光管，将激光捷联惯组设置在脐带塔上并使自准直光管与运载火箭上的瞄准棱镜处于等高的位置，让激光捷联惯组自主寻北并根据北向以及光管坐标系与惯组坐标系的位置关系解算自准直光管的方位角，让自准直光管向瞄准棱镜发射光线并测量瞄准棱镜的偏差角，且让激光捷联惯组根据自准直光管的方位角和瞄准棱镜的偏差角解算瞄准棱镜的方位角，其中，惯组坐标系是指激光捷联惯组的三维坐标系，光管坐标系是指自准直光管的三维坐标系，自准直光管的方位角是指自准直光管轴线与北向之间的夹角，瞄准棱镜的偏差角是指瞄准棱镜法线与自准直光管轴线之间的夹角，瞄准棱镜的方位角是指瞄准棱镜法线与北向之间的夹角。由此就构成了一种结构简单、成本低廉、瞄准精确的用于大型运载火箭的无依托瞄准系统，与现有技术相比，本发明不需要在发射场设置发射点、瞄准点和基准点，只需通过激光捷联惯组自主寻北并根据惯组坐标系和光管坐标系的固定位置关系，即可解算出自准直光管的方位角，再通过自准直光管测量瞄准棱镜的偏差角，并根据自准直光管的方位角和瞄准棱镜的偏差角即可解算出瞄准棱镜的方位角，不但节省了发射场基础设施的建设成本，且简化了瞄准流程、降低了对环境的要求，有利于提高瞄准精度和自动化程度，符合无人值守的航天发射发展趋势。本发明提供的大型运载火箭瞄准方法具有自动化程度高、安全性好的优点。

21、下面结合附图所示具体实施方式对本发明用于大型运载火箭的无依托瞄准系统作进一步详细说明。