本發(fā)明涉及光電測控領(lǐng)域，具體涉及一種車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法。

背景技術(shù)：

光電經(jīng)緯儀是靶場光電測量的主要設(shè)備，通過對目標(biāo)的角度測量、交會處理完成對其的空間定位，因此測角誤差影響著定位精度；目前國內(nèi)靶場使用的大部分活動站式光測設(shè)備在工作時需要安裝在固定的地基上，設(shè)備就位過程繁瑣，專場和到位展開需要大量工作，并且完成任務(wù)后需要重新裝載，反復(fù)的裝卸操作對設(shè)備的抗震性能、軸系精度以及壽命都帶來極大地影響；隨著技術(shù)的進(jìn)步和靶場光測設(shè)備的新要求，需要車載光測設(shè)備能夠設(shè)備不落地、高精度的對目標(biāo)進(jìn)行測量。

車載光電經(jīng)緯儀到達(dá)指定目的地后，通過液壓支撐系統(tǒng)將載車車身抬起，從而將橡膠輪胎抬離地面，以此隔絕車載平臺對測量誤差的影響；但當(dāng)光電經(jīng)緯儀在轉(zhuǎn)臺的最大扭矩作用下，其平臺穩(wěn)定度帶來的影響便不可忽視，如果經(jīng)緯儀質(zhì)量較大(重達(dá)幾噸)，同時應(yīng)用中載車平臺并非絕對的剛體，則對測角誤差有較大影響，需要對車載平臺的變形及振動量進(jìn)行實(shí)時的測量，并對測角誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

光電經(jīng)緯儀工作時車載平臺的變形可分為平移變形和旋轉(zhuǎn)變形，經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析得出當(dāng)目標(biāo)在2Km以外時，坐標(biāo)系沿軸的平移對高低角影響為1.46″，且影響隨著目標(biāo)距離的增加而減小。在實(shí)際靶場試驗(yàn)中，空間目標(biāo)往往在2Km以外，因此由平臺向下平移引起的高低角測量誤差可以忽略；車載平臺產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變形時，光電經(jīng)緯儀的垂直軸與平臺平面仍然是垂直的，即光測設(shè)備垂直軸與鉛垂線有一個夾角，從而導(dǎo)致車載光測設(shè)備在工作過程中有較大的測角誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決現(xiàn)有大型車載光測設(shè)備受到本身重力、工作環(huán)境、工作狀態(tài)的影響，導(dǎo)致車載平臺變形而帶來的測角誤差的技術(shù)問題，提供一種車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

一種車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法，包括以下步驟：

采用車載平臺多自由度測量裝置進(jìn)行測量平臺變形數(shù)據(jù)，再通過車載平臺變形誤差補(bǔ)償算法對光電經(jīng)緯儀的測角誤差進(jìn)行修正。

在上述技術(shù)方案中，所述車載平臺多自由度測量裝置包括固定部分及移動部分；

所述固定部分包括激光器、第一半反半透鏡、第二半反半透鏡、第一四象限探測器、第二四象限探測器、第三四象限探測器、凸透鏡、位置信號處理板組成；

所述激光器與第一半反半透鏡在同一水平線上；第一半反半透鏡和第二半反半透鏡、凸透鏡、第一四象限探測器在同一個垂直線上；第二四象限探測器和第二半反半透鏡在同一水平線上且與第三四象限探測器平行；

所述移動部分安裝在經(jīng)緯儀基座處，其為一塊在斜邊面鍍了一半半反半透分束膜的直角棱鏡，所述直角棱鏡斜邊分束表面與經(jīng)緯儀的平臺平面垂直。

在上述技術(shù)方案中，車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法具體步驟如下：

步驟1：調(diào)節(jié)車載平臺多自由度測量裝置固定部分的偏擺角，以保證反射光線在固定部分內(nèi)探測器的探測范圍內(nèi)；

步驟2：車載平臺多自由度測量裝置根據(jù)時統(tǒng)終端的同步脈沖對光電經(jīng)緯儀的平臺變形量進(jìn)行測量并將測量數(shù)據(jù)及對應(yīng)時間通過串口輸出；

步驟3：利用工控機(jī)讀取車載平臺多自由度測量裝置的輸出數(shù)據(jù)，以及光電經(jīng)緯儀的編碼器AE值，利用車載平臺變形誤差補(bǔ)償算法對測量的測角誤差進(jìn)行修正。

在上述技術(shù)方案中，步驟2具體為：

所述激光器發(fā)出的激光經(jīng)第一半反半透鏡的光線經(jīng)由直角棱鏡的分束膜反射回來，再經(jīng)過第二半反半透鏡及凸透鏡之后被第一四象限探測器接收，采用自準(zhǔn)直的原理測量出經(jīng)緯儀車載平臺的俯仰角及偏擺角；

所述激光器發(fā)出的激光經(jīng)第一半反半透鏡的光線經(jīng)由直角棱鏡的分束膜反射回來，再經(jīng)過第二半反半透鏡被第二四象限探測器接收；以及經(jīng)直角棱鏡透射出來，被第三四象限探測器接收；通過兩個探測器之間的光斑位置數(shù)據(jù)即可解算出經(jīng)緯儀車載平臺滾轉(zhuǎn)角；

所述激光器發(fā)出的激光經(jīng)第一半反半透鏡的光線由直角棱鏡透射出來，被第三四象限探測器接收，通過測量光斑位置變化即可解算出經(jīng)緯儀車載平臺水平和垂直方向位移；

所述位置信號處理板按照外部時統(tǒng)終端的觸發(fā)信號時刻接收第一四象限探測器、第二四象限探測器、第三四象限探測器的信號，經(jīng)過調(diào)理放大之后，再根據(jù)光學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型解算出俯仰角、偏擺角、滾轉(zhuǎn)角及水平和垂直方向位移量，根據(jù)通信協(xié)議通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給工控機(jī)。

在上述技術(shù)方案中，步驟3中所述車載平臺變形誤差補(bǔ)償算法是根據(jù)車載平臺測角誤差模型解算出平臺變形量對測角誤差的影響，并對經(jīng)緯儀測量的編碼器AE值進(jìn)行修正。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法是通過對車載平臺變形及振動的實(shí)時測量，利用光測設(shè)備測量誤差修正算法及平臺變形數(shù)據(jù)對經(jīng)緯儀測角進(jìn)行事后誤差修正補(bǔ)償。

本發(fā)明提供的車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法通過使用一個車載平臺多自由度測量裝置完成了對經(jīng)緯儀自身車載平臺的變形測量，并以此測量數(shù)據(jù)對經(jīng)緯儀測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，為光電經(jīng)緯儀的車載不落地測量提供基礎(chǔ)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明所述的車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法中的車載平臺多自由度測量裝置測量原理圖。

圖2為本發(fā)明所述的車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法中的車載平臺多自由度測量裝置俯仰及偏擺角測量原理圖。

圖3為本發(fā)明所述的車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法中的車載平臺多自由度測量裝置滾轉(zhuǎn)角測量原理圖。

圖4為本發(fā)明所述的車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法中的車載平臺多自由度測量裝置水平和垂直方向位移測量原理圖。

圖中的附圖標(biāo)記為：

1-固定部分、2-移動部分、3-激光器、4-第一半反半透鏡、5-第二半反半透鏡、6-第一四象限探測器、7-第二四象限探測器、8-第三四象限探測器、9-凸透鏡、10-位置信號處理板、11-直角棱鏡。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做以詳細(xì)說明。

參見圖1-4：本發(fā)明提供的車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法，針對大型車載光電經(jīng)緯儀因平臺變形(主要為旋轉(zhuǎn)變形)而帶來的測角誤差，采用車載平臺多自由度測量裝置進(jìn)行測量平臺變形數(shù)據(jù)，再通過車載平臺變形誤差補(bǔ)償算法對光電經(jīng)緯儀的測角誤差進(jìn)行修正。

所述車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法的的具體步驟如下：

步驟1：調(diào)節(jié)車載平臺多自由度測量裝置固定部分1的偏擺角，以保證反射光線在固定部分1內(nèi)探測器的探測范圍內(nèi)；

步驟2：車載平臺多自由度測量裝置根據(jù)時統(tǒng)終端的同步脈沖對光電經(jīng)緯儀的平臺變形量進(jìn)行測量并將測量數(shù)據(jù)及對應(yīng)時間通過串口輸出；

步驟3：利用工控機(jī)讀取車載平臺多自由度測量裝置的輸出數(shù)據(jù)，以及光電經(jīng)緯儀的編碼器AE值，利用車載平臺變形誤差補(bǔ)償算法對測量的測角誤差進(jìn)行修正。

所述車載平臺多自由度測量裝置，該裝置包括固定部分1及移動部分2；移動部分2裝在光測設(shè)備基座處，隨經(jīng)緯儀車載平臺運(yùn)動同步變化；固定部分1獨(dú)立于經(jīng)緯儀系統(tǒng)，并發(fā)射激光光束照射在移動部分2，通過檢測移動部分2反射回送的激光進(jìn)行計算得到車載平臺的變形量。所述車載平臺變形誤差補(bǔ)償算法是通過車載平臺的變形量實(shí)現(xiàn)對車載光電經(jīng)緯儀的測角誤差進(jìn)行修正。

所述固定部分1包括激光器3、第一半反半透鏡4、第二半反半透鏡5、第一四象限探測器6、第二四象限探測器7、第三四象限探測器8、凸透鏡9、位置信號處理板10組成；

所述激光器3與第一半反半透鏡4在同一水平線上；第一半反半透鏡4和第二半反半透鏡5、凸透鏡9、第一四象限探測器6在同一個垂直線上；第二四象限探測器7和第二半反半透鏡5在同一水平線上且與第三四象限探測器8平行；

所述移動部分2安裝在經(jīng)緯儀基座處，其為一塊在斜邊面鍍了一半半反半透分束膜的直角棱鏡11，所述直角棱鏡11斜邊分束表面與經(jīng)緯儀的平臺平面垂直。

所述激光器3發(fā)出的激光經(jīng)第一半反半透鏡4的光線經(jīng)由直角棱鏡11的分束膜反射回來，再經(jīng)過第二半反半透鏡5及凸透鏡9之后被第一四象限探測器6接收，采用自準(zhǔn)直的原理測量出經(jīng)緯儀車載平臺的俯仰角及偏擺角；

所述激光器3發(fā)出的激光經(jīng)第一半反半透鏡4的光線經(jīng)由直角棱鏡11的分束膜反射回來，再經(jīng)過第二半反半透鏡5被第二四象限探測器7接收；以及經(jīng)直角棱鏡11透射出來，被第三四象限探測器8接收；通過兩個探測器之間的光斑位置數(shù)據(jù)即可解算出經(jīng)緯儀車載平臺滾轉(zhuǎn)角；

所述激光器3發(fā)出的激光經(jīng)第一半反半透鏡4的光線由直角棱鏡11透射出來，被第三四象限探測器8接收，通過測量光斑位置變化即可解算出經(jīng)緯儀車載平臺水平和垂直方向位移；

位置信號處理板10按照外部時統(tǒng)終端的觸發(fā)信號時刻接收第一四象限探測器6、第二四象限探測器7、第三四象限探測器8的信號，經(jīng)過調(diào)理放大之后，再根據(jù)光學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型解算出俯仰角、偏擺角、滾轉(zhuǎn)角及水平和垂直方向位移量，根據(jù)通信協(xié)議通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給工控機(jī)。

所述車載平臺變形誤差補(bǔ)償算法是根據(jù)車載平臺測角誤差模型解算出平臺變形量對測角誤差的影響，并對經(jīng)緯儀測量的編碼器AE值進(jìn)行修正。

實(shí)施例

第一步：標(biāo)定車載光電經(jīng)緯儀測角誤差修正方法中的車載平臺多自由度測量裝置；調(diào)節(jié)車載平臺多自由度測量裝置固定部位1位置，使其發(fā)出的激光能夠照射在與放置在經(jīng)緯儀基座處的移動部分2的直角棱鏡11的分束膜上，并使光點(diǎn)盡量保持在中央位置，微調(diào)保證激光光束為垂直入射(無雜散光點(diǎn))；調(diào)整兩個部分的距離，使得第一四象限探測器6、第二四象限探測器7、第三四象限探測器8上的光斑大小滿足要求。

第二步：使光電經(jīng)緯儀做正弦運(yùn)動，觀察上述四象限探測器上光斑位置信息，如果光斑會脫離四象限探測器的探測面，需要進(jìn)行三個四象限探測器位置同步調(diào)整。

第三步：車載平臺多自由度測量裝置根據(jù)時統(tǒng)終端的同步脈沖對光電經(jīng)緯儀的平臺變形量進(jìn)行測量并將測量數(shù)據(jù)及對應(yīng)時間通過串口輸出給工控機(jī)并存儲。

第四步：工控機(jī)事后按照車載平臺變形誤差補(bǔ)償算法對平臺變形測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，并補(bǔ)償對應(yīng)時刻的經(jīng)緯儀編碼器測量AE值，完成對光電經(jīng)緯儀測角誤差的修正。

圖2中θ指的是偏擺角；圖3中y₁指的是在第二四象限探測器7中光點(diǎn)相對于中心的縱坐標(biāo)偏移量，y₂指的是在第三四象限探測器8中光點(diǎn)相對于中心的縱坐標(biāo)偏移量，d指的是在直角棱鏡11上入射光與出射光線的距離；圖4中dy指的是被測物體的在y軸也就是垂直平移量，△y指的是對應(yīng)探測器上的偏移差。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。