基于加速度計坐標系直角棱鏡的標定測試方法與流程

本發明屬于精密測量技術領域，具體涉及一種基于加速度計坐標系直角棱鏡的標定測試方法。

背景技術：

激光捷聯慣組結構上基本采用內減振方式，之前一直采用傳統的基于外箱體坐標系的十二位置參數標定方法，因此由于長時間使用后外箱體、減振器結構形變會導致激光捷聯慣組的標定參數發生變化。同樣激光捷聯慣組的直角棱鏡安裝誤差測量也是以外箱體定位面為基準的，這樣一來直角棱鏡的安裝位置誤差的測量也會受外箱體及減振器形變的影響，直角棱鏡將不能傳遞真實的激光捷聯慣組的定向結果。

技術實現要素：

為了解決背景技術中的問題，本發明提供了一種基于加速度計坐標系為基準的直角棱鏡安裝誤差測量方法，可適應激光捷聯慣組采用基于加速度計坐標系的位置參數標定方法，消除外箱體及減振器形變對激光捷聯慣組精度的影響，同時使其向外傳遞的激光捷聯慣組的定向結果更加準確、可靠。

本發明的具體技術方案是：

一種基于加速度計坐標系直角棱鏡的標定測試方法，建立一個平行于加速度計的虛擬三維坐標系，并以此三維坐標系為基準檢測直角棱鏡的安裝誤差，包括以下步驟：

1)通過激光捷聯慣組中的三個加速度計，建立三維坐標系；三維坐標系的X軸與直角棱鏡鏡面平行；Y軸與直角棱鏡鏡面的法線平行；Z軸與直角棱鏡的棱線平行；

2)測量直角棱鏡的安裝誤差值；

a：測量直角棱鏡繞三維坐標系X軸的安裝誤差值Δα；

a1)將四個調平組件放置在平板組件上，將激光捷聯慣組按直角棱鏡法線向上的方式放置在四個調平組件；將一個裝油容器放置在平板組件上；

a2)對四個調平組件進行調整，確保激光捷聯慣組中處于水平方向的兩個加速度計的調平角的絕對值小于5″，調平角可由水平兩個加度計輸出脈沖反推得到；

a3)放置一個自準直儀，在直角棱鏡鏡面自上而下的方向發射一束光，先用自準直儀與裝油容器的水平油面準直，再將自準直儀瞄準直角棱鏡鏡面，自準直儀的讀數α，從而獲得直角棱鏡繞三維坐標系X軸的安裝誤差值Δα；

b：測量直角棱鏡繞三維坐標系Y軸的安裝誤差值Δβ；

b1)將四個調平組件放置在數顯萬能轉臺上，將激光捷聯慣組按直角棱鏡的棱線向上的方向放置在四個調平組件上；

b2)對四個調平組件進行調整，確保激光捷聯慣組中處于水平方向的兩個加速度計的調平角的絕對值小于5″；

b3)放置一個經緯儀，在直角棱鏡鏡面自左而右或自右而左的方向發射一束光，先用通過直角棱鏡的鏡面準直使經緯儀自準，再將經緯儀的水平回轉及俯仰鎖住，記錄此時經緯儀度盤的水平像讀數β1；

b4)數顯萬能轉臺逆時針旋轉25°，并記錄此時經緯儀度盤上的水平讀數β2，取β1和β2兩者的差值再除以tg25°即為直角棱鏡繞三維坐標系Y軸的安裝誤差值Δβ。

本發明的優點在于：

1、本發明的測量方法適用于車載、機載、艦載等具有高精度對準要求的激光捷聯慣組或定位定向系統，消除直角棱鏡的測試誤差，提高對整個系統的校準精度。

2、本發明采用加速度計的三維坐標系進行直角棱鏡的標定，縮小了誤差，提高了直角棱鏡安裝誤差的測量精度，適用于高精度的對準要求。

3、本發明采用的調平組件、平板組件、裝油容器、數顯萬能轉臺、自準直儀和經緯儀均為測量時的常用設備，無需額外增加，同時，通過四個調平組件進行四個角的調平方式操作簡單，易于實現。

附圖說明

圖1為直角棱鏡繞O_btX_bt Y_bt平面的安裝誤差示意圖。

圖2為直角棱鏡繞O_btY_bttZ_bt平面的安裝誤差示意圖。

具體實施方式

現有激光捷聯慣組中棱鏡安裝誤差主要分為兩個部分，參見圖1和圖2分為兩部分：直角棱鏡繞O_btX_bt Y_bt平面的安裝誤差為α_LJ，按右手定則為正；

直角棱鏡繞O_btY_bttZ_bt平面的安裝誤差為β_LJ，按右手定則為正,本發明的測量方法即為α_LJ、β_LJ的測量方法。需要說明的是：O_btX_bt Y_btZ_bt組成的三維坐標系基于激光捷聯慣組中三個加速度計建立的。

該方法建立一個平行于加速度計的虛擬坐標系，并以此坐標系為基準檢測直角棱鏡的安裝誤差，包括以下步驟：

步驟1)通過激光捷聯慣組中的三個加速度計，建立三維坐標系O_btX_bt Y_btZ_bt；三維坐標系的O_btX_bt軸與直角棱鏡鏡面平行；O_btY_bt軸與直角棱鏡鏡面的法線平行；O_btZ_bt軸與直角棱鏡的棱線平行；

步驟2)測量直角棱鏡的安裝誤差值；

a：測量直角棱鏡繞三維坐標系的O_btX_bt軸的安裝誤差值Δα(即圖1中的α_LJ)；

步驟a1)將四個調平組件放置在平板組件上，將激光捷聯慣組按直角棱鏡法線向上的方式放置在四個調平組件；將一個裝油容器放置在平板組件上；

步驟a2)對四個調平組件進行調整，確保激光捷聯慣組中處于水平方向的兩個加速度計的調平角的絕對值小于5″，調平角可由水平兩個加度計輸出脈沖反推得到；

步驟a3)放置一個自準直儀，在直角棱鏡鏡面自上而下的方向發射一束光，先用自準直儀與裝油容器的水平油面準直，再將自準直儀瞄準直角棱鏡鏡面，自準直儀的讀數α，從而獲得直角棱鏡繞三維坐標系X軸的安裝誤差值Δα；

b：測量直角棱鏡繞三維坐標系O_btY_bt軸的安裝誤差值Δβ(即圖2中的β_LJ)；

步驟b1)將四個調平組件放置在數顯萬能轉臺上，將激光捷聯慣組按直角棱鏡的棱線向上的方向放置在四個調平組件上；

步驟b2)對四個調平組件進行調整，確保激光捷聯慣組中處于水平方向的兩個加速度計的調平角的絕對值小于5″；

步驟b3)放置一個經緯儀，在直角棱鏡鏡面自左而右或自右而左的方向發射一束光，先用通過直角棱鏡的鏡面準直使經緯儀自準，再將經緯儀的水平回轉及俯仰鎖住，記錄此時經緯儀度盤的水平像讀數β1；

步驟b4)數顯萬能轉臺逆時針旋轉25°，并記錄此時經緯儀度盤上的水平讀數β2，取β1和β2兩者的差值再除以tg25°即為直角棱鏡繞三維坐標系Y軸的安裝誤差值Δβ。

激光捷聯慣組在實時加速度計調平的狀態下進行直角棱鏡的安裝誤差測試。本發明已在多個型號的激光捷聯慣組中應用，通過補償直角棱鏡的安裝誤差后的產品初始對準結果與實際的真北基本一致，誤差在角秒級，滿足高精度初始對準的校準要求，表明方法正確可行，精度滿足要求。