一種用于無人機(jī)機(jī)載武器發(fā)射的三軸校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種用于無人機(jī)機(jī)載武器發(fā)射的三軸校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前機(jī)載武器在進(jìn)行發(fā)射時，要求進(jìn)行載機(jī)平臺姿態(tài)信息的傳輸，之后機(jī)載武器 根據(jù)發(fā)射初始時刻姿態(tài)及目標(biāo)位置進(jìn)行控制飛行，對目標(biāo)實行精確打擊。由于加工及安裝 誤差的存在，機(jī)載武器掛載完畢后，機(jī)載武器彈軸與載機(jī)機(jī)軸難以保證理論平行度要求，故 需要在武器發(fā)射前進(jìn)行平行度檢驗工作。如果平行度不滿足設(shè)計要求，則需對機(jī)載武器安 裝架及載荷安裝支架位置進(jìn)行調(diào)整，使其滿足平行度要求，確保武器初始傳輸姿態(tài)信息的 準(zhǔn)確性，以滿足對目標(biāo)實行精確打擊的要求。
[0003] 現(xiàn)有的三軸校準(zhǔn)方法需要預(yù)先知道載機(jī)機(jī)軸、機(jī)載武器彈軸及機(jī)載載荷視軸的相 對位置關(guān)系，并將載機(jī)姿態(tài)調(diào)整至絕對水平，之后通過在30~50m外立校準(zhǔn)靶觀測三軸相對 位置關(guān)系，通過計算相對位置的偏差量并考慮校準(zhǔn)靶與載機(jī)的距離求解三軸的平行度。如 不符合要求，調(diào)整機(jī)載武器彈軸與載荷安裝位置使其滿足設(shè)計要求。
[0004] 由于加工及安裝誤差，三軸實際相對位置關(guān)系與理論值不一定相符，且由于三軸 實際相對位置關(guān)系較難測量，傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法通常使用理論相對位置關(guān)系進(jìn)行計算，故存在 一定的偏差。傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法要求將載機(jī)姿態(tài)調(diào)整至絕對水平，增加了操作難度，延長了校準(zhǔn) 時間。傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法需要在載機(jī)前30~50m外立校準(zhǔn)靶，要求立靶位置與機(jī)載基本水平且中 間無遮擋，對操作場地要求較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)解決問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種用于無人 機(jī)機(jī)載武器發(fā)射的三軸校準(zhǔn)方法，克服了現(xiàn)有三軸校準(zhǔn)方法偏差較大的缺陷，操作性強(qiáng)、對 場地要求較低且精度較高。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種用于無人機(jī)機(jī)載武器發(fā)射的三軸校準(zhǔn)方法，包 括如下步驟：
[0007] a、將載機(jī)姿態(tài)俯仰方向的角度調(diào)整至水平，并記錄滾轉(zhuǎn)角度γ ;
[0008] b、在載機(jī)前放置校準(zhǔn)靶，將載機(jī)機(jī)軸、機(jī)載武器彈軸及機(jī)載載荷視軸引出至校準(zhǔn) 靶，獲得載機(jī)機(jī)軸視線點、武器視線點及載荷視線點；在校準(zhǔn)靶平面內(nèi)，以載機(jī)機(jī)軸視線點 為坐標(biāo)原點建立坐標(biāo)系，測量獲得載荷視線點坐標(biāo)、武器視線點坐標(biāo)；
[0009] C、根據(jù)載機(jī)的滾轉(zhuǎn)角度γ對載荷視線點坐標(biāo)和武器視線點坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換，得 到載荷變換點坐標(biāo)Pi (XI，y 1)、武器變換點坐標(biāo)Wi (ai，bi);
[0010] d、平行移動校準(zhǔn)靶，重復(fù)步驟b和步驟c得到另一組載荷變換點坐標(biāo)P2(X2，y2)、武 器變換點坐標(biāo)W 2(a2，b2);
[0011] e、計算獲得機(jī)載載荷視軸與載機(jī)機(jī)軸偏航方向的平行度偏差，機(jī)載載荷視軸與載 機(jī)機(jī)軸俯仰方向的平行度偏差，機(jī)載武器彈軸與載機(jī)機(jī)軸偏航方向的平行度偏差，機(jī)載武 器彈軸與載機(jī)機(jī)軸俯仰方向的平行度偏差；
[0012] f、檢驗載機(jī)機(jī)軸、機(jī)載武器彈軸、機(jī)載載荷視軸之間的三軸平行度是否滿足平行 度要求，如不滿足則根據(jù)步驟e的計算結(jié)果調(diào)整機(jī)載武器、機(jī)載載荷的安裝姿態(tài)，重復(fù)步驟a 至步驟e進(jìn)行檢驗，直至三軸平行度滿足要求。
[0013] 所述坐標(biāo)變換的變換公式如下：
[0014]
[0015] 其中，變換前的坐標(biāo)為(m，n)，變換后的坐標(biāo)為(m'，n'）。
[0016] 所述機(jī)載載荷視軸與載機(jī)機(jī)軸偏航方向的平行度偏差
，機(jī) 載載荷視軸與載機(jī)機(jī)軸俯仰方向的平行度偏差
，機(jī)載武器彈軸與載 機(jī)機(jī)軸偏航方向的平行度偏差
，機(jī)載武器彈軸與載機(jī)機(jī)軸俯仰方向 的平行度偏?
;其中，A X為校正靶的移動距離。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：
[0018] (1)本發(fā)明與現(xiàn)有的三軸校準(zhǔn)方法相比，不需要預(yù)先知道載機(jī)機(jī)軸、機(jī)載武器彈軸 及機(jī)載載荷視軸的精確相對位置關(guān)系，而是通過求解相對位置偏差量計算三軸平行度，避 免了現(xiàn)有校準(zhǔn)方法中由于三軸理論位置關(guān)系與實際位置關(guān)系存在偏差所造成的計算誤差， 提高了計算精確度。
[0019] (2)本發(fā)明在對載機(jī)的姿態(tài)調(diào)整過程中不需要將載機(jī)各姿態(tài)調(diào)整至絕對水平，滾 轉(zhuǎn)方向姿態(tài)可以存在一定的滾轉(zhuǎn)角度，可通過坐標(biāo)變換得到滾轉(zhuǎn)角度為〇°時三軸的相對位 置，降低了載機(jī)姿態(tài)調(diào)整的操作難度，縮短了校準(zhǔn)時間。
[0020] (3)本發(fā)明只需對校準(zhǔn)靶位置進(jìn)行平移并記錄平移量，不需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離立靶，現(xiàn) 有的三軸校準(zhǔn)方法通常需在載機(jī)前遠(yuǎn)距離處立靶(通常為30或50m)，對校準(zhǔn)場地要求較高， 本發(fā)明降低了對場地的要求，增強(qiáng)了校準(zhǔn)的可實施性。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明三軸校準(zhǔn)方法的流程圖；
[0022]圖2是本發(fā)明三軸校準(zhǔn)設(shè)備示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明三軸在校準(zhǔn)靶上相對位置關(guān)系轉(zhuǎn)換示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖和具體實施對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0025] 如圖1所示，一種用于無人機(jī)機(jī)載武器發(fā)射的三軸校準(zhǔn)方法，包括如下步驟：
[0026] (1)如圖2所示，利用地面調(diào)整托架(可升降)將無人機(jī)托起，并調(diào)節(jié)前后托架高度， 調(diào)整無人機(jī)俯仰角度直至水平，測量載機(jī)的滾轉(zhuǎn)角度γ并進(jìn)行記錄。
[0027] (2)如圖2所示，在無人機(jī)前立校準(zhǔn)靶，將載機(jī)機(jī)軸1、機(jī)載武器彈軸2及機(jī)載載荷視 軸3引出至校準(zhǔn)靶獲得載機(jī)機(jī)軸視線點Β、武器視線點W及載荷視線點Ρ;在校準(zhǔn)靶平面內(nèi)，以 載機(jī)機(jī)軸視線點Β作為坐標(biāo)原點建立坐標(biāo)系，測量獲得載荷視線點坐標(biāo)P (X，y )、武器視線點 坐標(biāo)W(a，b)，獲得武器視線點W與載機(jī)機(jī)軸視線點B、載荷視線點P與載機(jī)機(jī)軸視線點B之間 的相對位置關(guān)系。
[0028] (3)利用步驟(1)中獲得的滾轉(zhuǎn)角度γ對武器視線點W與載機(jī)機(jī)軸視線點B、載荷視 線點Ρ與載機(jī)機(jī)軸視線點Β之間的相對位置關(guān)系進(jìn)行變化，得到載機(jī)滾轉(zhuǎn)方向處于水平位置 時的三軸位置關(guān)系，其計算過程如下：
[0029] a、如圖3所示，根據(jù)載機(jī)的滾轉(zhuǎn)角度γ (逆時針為正)對載荷視線點坐標(biāo)P(x，y)、武 器視線點坐標(biāo)W(a，b)進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到載荷變換點坐標(biāo)Pi(xi，yi)、武器變換點坐標(biāo)Wi(ai, bi)，即為載機(jī)滾轉(zhuǎn)姿態(tài)調(diào)整為水平時，機(jī)載武器彈軸2及機(jī)載載荷視軸3相對于載機(jī)機(jī)軸1 的坐標(biāo)，變換公式如下：
[0030]
[0031]
[0032] b、平行移動校準(zhǔn)靶，移動距離為ΔΧ(通常5m即可），重復(fù)步驟(2)測量獲得另一組 載荷視線點坐標(biāo)P(x，y)，武器視線點坐標(biāo)W(a，b)，重復(fù)步驟a得到另一組載荷變換點P2(X2, y2)、武器變換點W 2(a2，b2);
[0033] c、計算獲得三軸平行度，其計算公式為：
[0034] 機(jī)載載荷視軸3與載機(jī)機(jī)軸1偏航方向平行度偏差：，
v -- * /'
[0035] 機(jī)載載荷視軸3與載機(jī)機(jī)軸1俯仰方向平行度偏差：
[0036] 機(jī)載武器彈軸2與載機(jī)機(jī)軸1偏航方向平行度偏差：
[0037] 機(jī)載武器彈軸2與載機(jī)機(jī)軸1俯仰方向平行度偏差：
[0038] (4)檢驗載機(jī)機(jī)軸1、機(jī)載武器彈軸2、機(jī)載載荷視軸3之間的三軸平行度是否滿足 平行度要求，如不滿足則根據(jù)步驟c的計算結(jié)果調(diào)整機(jī)載武器、機(jī)載載荷的安裝姿態(tài)，之后 重復(fù)步驟(1)至步驟(3)再行檢驗，直至三軸平行度滿足要求。
[0039]通過多次使用驗證，本方法操作簡單、易于實現(xiàn)，且精度較高。本方法成功應(yīng)用于 某型發(fā)射后捕獲目標(biāo)機(jī)載空地導(dǎo)彈的發(fā)射三軸校準(zhǔn)任務(wù)，滿足了其三軸平行度< 〇. 1°的要 求，三軸校準(zhǔn)后進(jìn)行多次靶試試驗均精確命中目標(biāo)。
[0040]本說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1. 一種用于無人機(jī)機(jī)載武器發(fā)射的=軸校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括如下步驟： a、 將載機(jī)姿態(tài)俯仰方向的角度調(diào)整至水平，并記錄滾轉(zhuǎn)角度丫； b、 在載機(jī)前放置校準(zhǔn)祀，將載機(jī)機(jī)軸（1 )、機(jī)載武器彈軸(2)及機(jī)載載荷視軸(3)引出至 校準(zhǔn)祀，獲得載機(jī)機(jī)軸視線點、武器視線點及載荷視線點；在校準(zhǔn)祀平面內(nèi)，W載機(jī)機(jī)軸視 線點為坐標(biāo)原點建立坐標(biāo)系，測量獲得載荷視線點坐標(biāo)、武器視線點坐標(biāo)； C、根據(jù)載機(jī)的滾轉(zhuǎn)角度T對載荷視線點坐標(biāo)和武器視線點坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到載 荷變換點坐標(biāo)?1佔，71)、武器變換點坐標(biāo)胖1(曰1，61); d、 平行移動校準(zhǔn)祀，重復(fù)步驟b和步驟C得到另一組載荷變換點坐標(biāo)P2(X2，y2)、武器變 換點坐標(biāo)胖2(曰2,62); e、 計算獲得機(jī)載載荷視軸（3)與載機(jī)機(jī)軸（1)偏航方向的平行度偏差，機(jī)載載荷視軸 (3)與載機(jī)機(jī)軸（1)俯仰方向的平行度偏差，機(jī)載武器彈軸(2)與載機(jī)機(jī)軸（1)偏航方向的平 行度偏差，機(jī)載武器彈軸(2)與載機(jī)機(jī)軸(1)俯仰方向的平行度偏差； f、 檢驗載機(jī)機(jī)軸（1)、機(jī)載武器彈軸(2)、機(jī)載載荷視軸(3)之間的=軸平行度是否滿足 平行度要求，如不滿足則根據(jù)步驟e的計算結(jié)果調(diào)整機(jī)載武器、機(jī)載載荷的安裝姿態(tài)，重復(fù) 步驟a至步驟e進(jìn)行檢驗，直至=軸平行度滿足要求。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無人機(jī)機(jī)載武器發(fā)射的=軸校準(zhǔn)方法，其特征在于： 所述坐標(biāo)變換的變換公式如下：其中，變換前的坐標(biāo)為(m，n)，變換后的坐標(biāo)為(m'，n'）。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于無人機(jī)機(jī)載武器發(fā)射的=軸校準(zhǔn)方法，其特征在 于:所述機(jī)載載荷視軸(3)與載機(jī)機(jī)軸（1)偏航方向的平行度偏差I(lǐng)機(jī) 載載荷視軸(3)與載機(jī)機(jī)軸（1)俯仰方向的平行度偏差，機(jī)載武器彈 軸(2)與載機(jī)機(jī)軸（1)偏航方向的平行度偏差，機(jī)載武器彈軸(2)與載 機(jī)機(jī)軸(1)俯仰方向的平行度偏差I(lǐng);其中，A X為校正祀的移動距離。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于無人機(jī)機(jī)載武器發(fā)射的三軸校準(zhǔn)方法，包括如下步驟：(1)將載機(jī)姿態(tài)俯仰方向的角度調(diào)整至水平并記錄滾轉(zhuǎn)角度；(2)在校準(zhǔn)靶平面內(nèi)，以載機(jī)機(jī)軸視線點為坐標(biāo)原點建立坐標(biāo)系，測量獲得載荷視線點坐標(biāo)、武器視線點坐標(biāo)；(3)根據(jù)載機(jī)的滾轉(zhuǎn)角度對載荷視線點坐標(biāo)和武器視線點坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換獲得載機(jī)滾轉(zhuǎn)姿態(tài)處于水平位置時，載荷變換點坐標(biāo)、武器變換點坐標(biāo)；(4)平行移動校準(zhǔn)靶，得到另一組載荷變換點坐標(biāo)、武器變換點坐標(biāo)；(5)計算獲得三軸平行度；(6)檢驗三軸平行度是否滿足平行度要求，重復(fù)檢驗直至平行度滿足要求。本發(fā)明克服了現(xiàn)有三軸校準(zhǔn)方法偏差較大的缺陷，操作性強(qiáng)、對場地要求較低且精度較高。
【IPC分類】G01B21/22, G01C21/00
【公開號】CN105509689
【申請?zhí)枴緾N201510762292
【發(fā)明人】宋方超, 龍濤, 黃偉, 李喜茹
【申請人】中國航天空氣動力技術(shù)研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月10日