本發(fā)明屬于激光慣組標(biāo)定，具體涉及一種發(fā)射架起豎過(guò)程中激光慣組姿態(tài)的標(biāo)定方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、定位定向系統(tǒng)包含激光慣組(以下簡(jiǎn)稱(chēng)慣組)、里程計(jì)、衛(wèi)星天線(xiàn)、高程計(jì)、顯控器等。慣組安裝于發(fā)射車(chē)的發(fā)射架上，是該定位定向系統(tǒng)的重要組成部分。圖2是慣組載體坐標(biāo)系相對(duì)于發(fā)射架載體坐標(biāo)系的示意圖，慣組應(yīng)能準(zhǔn)確測(cè)量出發(fā)射架的方位值，但因慣組與發(fā)射架存在安裝誤差(方位角誤差μx、俯仰角誤差μy、橫滾角誤差μz)，為提高慣組的測(cè)姿精度，應(yīng)該進(jìn)行安裝誤差的修正補(bǔ)償。

2、慣組通常安裝于發(fā)射車(chē)底盤(pán)上，由安裝誤差造成的激光捷聯(lián)慣組載體系的方位角(也叫航向角)與發(fā)射車(chē)底盤(pán)載體系的方位角差值為固定值。通常情況下的慣組標(biāo)定，只需利用經(jīng)緯儀測(cè)出發(fā)射車(chē)底盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的方位角與激光捷聯(lián)慣組輸出的方位角的差值即可作為安裝誤差角。當(dāng)慣組安裝于發(fā)射架上時(shí)，在發(fā)射架起豎過(guò)程中，慣組與發(fā)射架方位角之間的差值不固定，慣組輸出的方位角隨發(fā)射架起豎發(fā)生變化，將會(huì)導(dǎo)致上述標(biāo)定方法誤差增大甚至失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種發(fā)射架起豎過(guò)程中激光慣組姿態(tài)的標(biāo)定方法及裝置，能夠使發(fā)射架起豎過(guò)程中慣組輸出的方位角精確代表發(fā)射車(chē)發(fā)射架載體系的航向。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

3、第一方面，本發(fā)明提供一種發(fā)射架起豎過(guò)程中激光慣組姿態(tài)的標(biāo)定方法，包括以下步驟：

4、獲取通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的姿態(tài)角數(shù)據(jù)，包括慣組在發(fā)射架起豎過(guò)程中不同俯仰角下輸出的姿態(tài)角；

5、基于導(dǎo)航坐標(biāo)系、慣組載體坐標(biāo)系和為發(fā)射架載體坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換矩陣，求解慣組與發(fā)射架之間的安裝誤差與所述姿態(tài)角之間的關(guān)系；

6、基于所述關(guān)系和所述姿態(tài)角數(shù)據(jù)計(jì)算所述安裝誤差，實(shí)現(xiàn)發(fā)射架起豎過(guò)程中慣組姿態(tài)的標(biāo)定。

7、進(jìn)一步地，求解慣組與發(fā)射架之間的安裝誤差與所述姿態(tài)角之間的關(guān)系的方法包括：

8、定義n系為導(dǎo)航坐標(biāo)系，b系為慣組載體坐標(biāo)系，b系為發(fā)射架載體坐標(biāo)系；從n系到b系的旋轉(zhuǎn)變換矩陣為：

9、

10、式中，θ、γ分別為從n系到b系需要旋轉(zhuǎn)的方位角、俯仰角、橫滾角；

11、設(shè)定慣組與發(fā)射架之間的安裝誤差為俯仰角安裝誤差μx、橫滾角安裝誤差μy、方位角安裝誤差μz；μx、μy、μz均接近0，結(jié)合(1)式進(jìn)行近似處理后得到b系到b系的旋轉(zhuǎn)變換矩陣

12、

13、發(fā)射架起豎過(guò)程中，橫滾角γ近似為0，將γ＝0代入(1)式得到簡(jiǎn)化的進(jìn)而得到b系到n系的旋轉(zhuǎn)變換矩陣

14、

15、基于矩陣相乘得到b系到n系的旋轉(zhuǎn)變換矩陣

16、

17、式中，為對(duì)應(yīng)行、列的元素；

18、設(shè)定從n系到b系需要旋轉(zhuǎn)的方位角、俯仰角、橫滾角分別為θ'、γ'，當(dāng)發(fā)射架俯仰角θ＝0時(shí)，將θ＝0代入(4)式，結(jié)合(1)式得到：

19、

20、從而得到：

21、μx＝-θ'?(7)

22、μy＝-γ'；?(8)

23、當(dāng)發(fā)射架俯仰角θ不為0時(shí)，得到：

24、

25、由(9)、(10)式得到：μz＝γ'/tanθ'；

26、由于慣組輸出姿態(tài)存在誤差，設(shè)定發(fā)射架起豎后的俯仰角和橫滾角為θ1′和γ1′，發(fā)射架俯仰角為0時(shí)的俯仰角和橫滾角為θ0′和γ0′，μz的計(jì)算公式為：

27、

28、根據(jù)(7)、(8)、(11)式即可計(jì)算慣組與發(fā)射架之間的安裝誤差。

29、進(jìn)一步地，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得姿態(tài)角數(shù)據(jù)的方法包括：

30、s1、發(fā)射車(chē)?？吭囼?yàn)場(chǎng)后熄火靜止，進(jìn)行車(chē)體調(diào)平，使發(fā)射架俯仰角為0；

31、s2、慣組開(kāi)機(jī)尋北，得到俯仰角θ'和橫滾角γ'；

32、s3、慣組關(guān)機(jī)；

33、s4、慣組開(kāi)機(jī)尋北，得到俯仰角θ0′和橫滾角γ0′；使發(fā)射架起豎到俯仰角為α，得到俯仰角θ1′和橫滾角γ1′；

34、s5、慣組關(guān)機(jī)。

35、更進(jìn)一步地，步驟s2、s4均重復(fù)測(cè)量n組數(shù)據(jù)：θi′、γi′分別為第i次測(cè)得的θ'、γ'；θ0′i、γ0′i分別為第i次測(cè)得的θ0′、γ0′，θ1′i、γ1′i分別為第i次測(cè)得的θ1′i、γ1′i，i＝1,2,......,n。

36、更進(jìn)一步地，基于所述關(guān)系和所述姿態(tài)角數(shù)據(jù)計(jì)算所述安裝誤差的方法包括：

37、按下式計(jì)算俯仰角安裝誤差和橫滾角安裝誤差：

38、

39、式中，μx、μy分別為俯仰角安裝誤差和橫滾角安裝誤差；

40、按下式計(jì)算方位角安裝誤差：

41、

42、式中，μz為方位角安裝誤差。

43、第二方面，本發(fā)明提供一種發(fā)射架起豎過(guò)程中激光慣組姿態(tài)的標(biāo)定裝置，包括：

44、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的姿態(tài)角數(shù)據(jù)，包括慣組在發(fā)射架起豎過(guò)程中不同俯仰角下輸出的姿態(tài)角；

45、關(guān)系求解模塊，用于基于導(dǎo)航坐標(biāo)系、慣組載體坐標(biāo)系和為發(fā)射架載體坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換矩陣，求解慣組與發(fā)射架之間的安裝誤差與所述姿態(tài)角之間的關(guān)系；

46、慣組標(biāo)定模塊，用于基于所述關(guān)系和所述姿態(tài)角數(shù)據(jù)計(jì)算所述安裝誤差，實(shí)現(xiàn)發(fā)射架起豎過(guò)程中慣組姿態(tài)的標(biāo)定。

47、進(jìn)一步地，求解慣組與發(fā)射架之間的安裝誤差與所述姿態(tài)角之間的關(guān)系的方法包括：

48、定義n系為導(dǎo)航坐標(biāo)系，b系為慣組載體坐標(biāo)系，b系為發(fā)射架載體坐標(biāo)系；從n系到b系的旋轉(zhuǎn)變換矩陣為：

49、

50、式中，θ、γ分別為從n系到b系需要旋轉(zhuǎn)的方位角、俯仰角、橫滾角；

51、設(shè)定慣組與發(fā)射架之間的安裝誤差為俯仰角安裝誤差μx、橫滾角安裝誤差μy、方位角安裝誤差μz；μx、μy、μz均接近0，結(jié)合(1)式進(jìn)行近似處理后得到b系到b系的旋轉(zhuǎn)變換矩陣

52、

53、發(fā)射架起豎過(guò)程中，橫滾角γ近似為0，將γ＝0代入(1)式得到簡(jiǎn)化的進(jìn)而得到b系到n系的旋轉(zhuǎn)變換矩陣

54、

55、基于矩陣相乘得到b系到n系的旋轉(zhuǎn)變換矩陣

56、

57、式中，為對(duì)應(yīng)行、列的元素；

58、設(shè)定從n系到b系需要旋轉(zhuǎn)的方位角、俯仰角、橫滾角分別為θ'、γ'，當(dāng)發(fā)射架俯仰角θ＝0時(shí)，將θ＝0代入(4)式，結(jié)合(1)式得到：

59、

60、從而得到：

61、μx＝-θ'?(7)

62、μy＝-γ'；?(8)

63、當(dāng)發(fā)射架俯仰角θ不為0時(shí)，得到：

64、

65、由(9)、(10)式得到：μz＝γ'/tanθ'；

66、由于慣組輸出姿態(tài)存在誤差，設(shè)定發(fā)射架起豎后的俯仰角和橫滾角為θ1′和γ1′，發(fā)射架俯仰角為0時(shí)的俯仰角和橫滾角為θ0′和γ0′，μz的計(jì)算公式為：

67、

68、根據(jù)(7)、(8)、(11)式即可計(jì)算慣組與發(fā)射架之間的安裝誤差。

69、進(jìn)一步地，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得姿態(tài)角數(shù)據(jù)的方法包括：

70、s1、發(fā)射車(chē)?？吭囼?yàn)場(chǎng)后熄火靜止，進(jìn)行車(chē)體調(diào)平，使發(fā)射架俯仰角為0；

71、s2、慣組開(kāi)機(jī)尋北，得到俯仰角θ'和橫滾角γ'；

72、s3、慣組關(guān)機(jī)；

73、s4、慣組開(kāi)機(jī)尋北，得到俯仰角θ′0和橫滾角γ′0；使發(fā)射架起豎到俯仰角為α，得到俯仰角θ′1和橫滾角γ′1；

74、s5、慣組關(guān)機(jī)。

75、更進(jìn)一步地，步驟s2、s4均重復(fù)測(cè)量n組數(shù)據(jù)：θ′i、γ′i分別為第i次測(cè)得的θ′、γ′；θ′0i、γ′0i分別為第i次測(cè)得的θ′0、γ′0，θ′1i、γ′1i分別為第i次測(cè)得的θ′1i、γ′1i，i＝1,2,......,n。

76、更進(jìn)一步地，基于所述關(guān)系和所述姿態(tài)角數(shù)據(jù)計(jì)算所述安裝誤差的方法包括：

77、按下式計(jì)算俯仰角安裝誤差和橫滾角安裝誤差：

78、

79、式中，μx、μy分別為俯仰角安裝誤差和橫滾角安裝誤差；

80、按下式計(jì)算方位角安裝誤差：

81、

82、式中，μz為方位角安裝誤差。

83、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果。

84、本發(fā)明通過(guò)獲取通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得包括慣組在發(fā)射架起豎過(guò)程中不同俯仰角下輸出的姿態(tài)角數(shù)據(jù)，基于導(dǎo)航坐標(biāo)系、慣組載體坐標(biāo)系和為發(fā)射架載體坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換矩陣，求解慣組與發(fā)射架之間的安裝誤差與所述姿態(tài)角之間的關(guān)系，基于所述關(guān)系和所述姿態(tài)角數(shù)據(jù)計(jì)算所述安裝誤差，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射架起豎過(guò)程中慣組姿態(tài)的標(biāo)定。本發(fā)明解決了在發(fā)射架起豎過(guò)程中，慣組與發(fā)射架方位角之間的安裝誤差不固定、慣組輸出的方位角隨發(fā)射架起豎發(fā)生變化等問(wèn)題，提高了起豎過(guò)程中慣組輸出的方位角精度。