一種慣性穩定設備的測試裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種慣性穩定平臺三軸測試領域，特別是一種慣性穩定設備的測試裝 置及方法。
【背景技術】
[0002] 目前相關專利有兩軸水平穩定平臺，對水平(橫滾、俯仰)兩個姿態進行穩定，《機 載光電慣性穩定平臺隔離度測試系統及方法》(見專利號20141068990514)。無法滿足三軸 穩定平臺測量。
【發明內容】
[0003] 為了克服現有技術的缺點，本發明提供一種慣性穩定設備的測試裝置及方法。它 方法簡單，精度高。
[0004] -種慣性穩定設備的測試裝置包括安裝平臺、滾動框架、俯仰框架和天線安裝板， 安裝平臺的中心下端與滾動框架的中心鉸接，滾動框架的兩側壁與俯仰框架的中心鉸接， 俯仰框架的兩側壁與天線安裝板的轉軸鉸接，所述的安裝平臺上固定有豎直的載機垂直 軸、與載機垂直軸垂直的而且相互垂直的載機橫軸和載機縱軸，所述的安裝平臺與滾動框 架之間的夾角為俯仰角，滾動框架與俯仰框架之間的夾角為滾動角，俯仰框架與天線安裝 板之間的夾角為方位角。
[0005] -種慣性穩定設備的測試方法，包括:一種慣性穩定設備的測試方法，包括：
[0006] 1)、設備:光纖陀螺慣性導航系統，以下簡稱光纖慣導，方位精度< 0.1° sectp (3 〇)，水平對準精度< V (3〇)，光纖慣導測量的方位角范圍0~360°，俯仰角范圍-90°~90°， 滾動角范圍-180°~180°，光纖慣導測量的載體角度為東北天坐標系下的角度值，俯仰、滾 動、方位分別表示為:X、y、z。
[0007] 2)、測量工具:2.1)手動兩軸轉臺，可以使平臺在橫滾和俯仰兩個方向轉動，定位 精度優于V ;2.2)光纖慣性系統，開機預熱20min，對準時間lOmin，利用光纖陀螺捷聯慣性 導航系統為測量基準，此光纖陀螺帶基準反光鏡，在X、Y方向上各有一個基準反光鏡;2.3) 自準直經煒儀。經煒儀可以測量水平與垂直兩個方向的角度，水平精度角秒級；（2.4)三軸 穩定平臺工裝支架，工裝為類似"工類"板，三軸穩定平臺為吊掛式，使三軸穩定平臺吊裝在 搖擺臺上;2.5)錄數裝置，包括光纖慣導，三軸穩定平臺框架角、經煒儀測量角度;2.6)反光 鏡片，反光鏡貼在框架角的橫滾軸與俯仰軸上，用于自準直經煒儀測量三軸穩定平臺的水 平姿態；
[0008] 3)、姿態解算:選取的坐標系為東北天坐標系，天線所在坐標系為載體坐標系，保 持姿態坐標系為當地地理坐標系，光纖慣性系統的參考坐標系為當地地理坐標系，因此，可 以根據光纖慣性系統的姿態推導出載體坐標系對當地地理坐標系的轉換；
[0009] 3.1)、坐標變換矩陣：
[0010]如果三軸穩定平臺所在的坐標系與載體坐標系安裝中存在夾角，通過坐標變換將 兩坐標系重合，變換方法：
[0011]設導航系為東北天坐標系，如果兩坐標系z軸存在夾角φ，有(Xa，ya，l) = (xb，yb，l) Cab，變換矩陣Cab為：
[0019] 3.2)、姿態解算：
[0020] x、y、z分別為光纖慣性系統的姿態，A、R、E分別為三軸框架的俯仰角、滾動角、方位 角，
[0023] 穩定平臺相對大地地理坐標系姿態計算，就是利用從穩定平臺框架角到載體再到 大地地理坐標系的轉換，
[0024] Md = z_1*x_1*y_1*A_1*R_1*E _1
[0025] [大地地理坐標系]=Md* [天線坐標系];
[0026] 4)、三軸穩定平臺測試測量方法：
[0027] 4.1)、首先預熱光纖慣性系統20min，光纖慣性系統對準lOmin，光纖慣性系統對準 結束轉導航后，此時光纖慣性系統輸出為可用數據，利用同步錄取數據裝置錄取光纖慣性 系統姿態、電子經煒儀測量值、三軸穩定平臺框架角等信息，光纖陀螺捷聯慣性導航系統輸 出相對當地地理坐標系的真北、水平姿態(橫滾、縱搖，α、β、γ為經煒儀測量值；
[0028] 4.2)、橫滾角測量:如圖2所示，把經煒儀調平后，垂直角度為90°時，可以認為大地 水平0°平面，通過觀察貼在天線橫滾框架上（由于天線所在面為最內環，橫滾框架角在中 環，橫滾框架的滾動值為天線的最終滾動角度）的反射鏡可以測量橫滾角γ'，γ為經煒儀 的讀數，γ與，互補；
[0029] 4.3)方位、俯仰角測量：由圖3可得，移動經煒儀使在某時刻可以同時觀測慣導1和 天線平面的反射鏡，V與方位角互補，f為天線俯仰角，通過計算可得天線的方位角和俯仰 角。
[0030] 本發明方法簡單，精度高。
【附圖說明】
[0031] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0032] 圖1為本發明測試裝置示意圖；
[0033] 圖2為本發明經煒儀測量天線姿態示意圖；
[0034] 圖3為本發明光纖慣導與天線的位置示意圖。
【具體實施方式】
[0035] -種慣性穩定設備的測試裝置包括安裝平臺2、滾動框架7、俯仰框架5和天線安裝 板6,安裝平臺2的中心下端與滾動框架7的中心鉸接，滾動框架7的兩側壁與俯仰框架5的中 心鉸接，俯仰框架5的兩側壁與天線安裝板6的轉軸鉸接，所述的安裝平臺2上固定有豎直的 載機垂直軸3、與載機垂直軸3垂直的而且相互垂直的載機橫軸4和載機縱軸1，所述的安裝 平臺2與滾動框架7之間的夾角A為俯仰角，滾動框架7與俯仰框架5之間的夾角R為滾動角， 俯仰框架5與天線安裝板6之間的夾角E為方位角。
[0036] -種慣性穩定設備的測試方法，包括：
[0037] 1)、設備:光纖陀螺慣性導航系統，以下簡稱光纖慣導，方位精度< 0.1 °νχ>φ (3 〇)，水平對準精度< V (3〇)，光纖慣導測量的方位角范圍0~360°，俯仰角范圍-90°~90°， 滾動角范圍-180°~180°，光纖慣導測量的載體角度為東北天坐標系下的角度值，俯仰、滾 動、方位分別表示為:X、y、ζ。
[0038] 2)、測量工具:2.1)手動兩軸轉臺，可以使平臺在橫滾和俯仰兩個方向轉動，定位 精度優于V ;2.2)光纖慣性系統，開機預熱20min，對準時間lOmin，利用光纖陀螺捷聯慣性 導航系統為測量基準，此光纖陀螺帶基準反光鏡，在X、Y方向上各有一個基準反光鏡;2.3) 自準直經煒儀。經煒儀可以測量水平與垂直兩個方向的角度，水平精度角秒級；（2.4)三軸 穩定平臺工裝支架，工裝為類似"工類"板，三軸穩定平臺為吊掛式，使三軸穩定平臺吊裝在 搖擺臺上;2.5)錄數裝置，包括光纖慣導，三軸穩定平臺框架角、經煒儀測量角度;2.6)反光 鏡片，反光鏡貼在框架角的橫滾軸與俯仰軸上，用于自準直經煒儀測量三軸穩定平臺的水 平姿態；
[0039] 3)、姿態解算:選取的坐標系為東北天坐標系，天線所在坐標系為載體坐標系，保 持姿態坐標系為當地地理坐標系，光纖慣性系統的參考坐標系為當地地理坐標系，因此，可 以根據光纖慣性系統的姿態推導出載體坐標系對當地地理坐標系的轉換；
[0040] 3.1)、坐標變換矩陣：
[0041] 如果三軸穩定平臺所在的坐標系與載體坐標系安裝中存在夾角，通過坐標變換將 兩坐標系重合，變換方法：
[0042] 設導航系為東北天坐標系，如果兩坐標系z軸存在夾角Φ，有(Xa，ya，l) = (Xb，yb，l) Cab，變換矩陣Cab為：
[0050] 3.2)、姿態解算：