[发明专利]一种基于恒星模拟系统的船载经纬仪的标校方法

说明书

本发明涉及GPS载波相位差分和双矢量定姿的技术融合，属于导航领域。方法包括以下步骤：一是利用机载光学合作目标模拟恒星标校船载经纬仪空间指向的方案构建。二是GPS基线修正，包括机载端和船载端的修正。三是双矢量定姿，使用修正后的GPS基线两端点相对坐标数据，计算出经纬仪在地平系下空间指向。本发明可隔离经纬仪自身轴系参数误差、惯导设备姿态误差以及未知变形传导带来的影响，较大幅度提高船载经纬仪测角精度。

技术领域

本发明涉及恒星模拟系统的构建和GPS基线修正技术，具体涉及一种基于恒星模拟系统的船载经纬仪的标校方法。属于导航技术领域。

背景技术

动态条件下，精确标定经纬仪光轴空间指向的主要方法是星图匹配，该方法必须保证经纬仪视场内可观测恒星超过2颗，其主要存在三方面缺点：一是必须完成恒星识别，恒星识别计算量大、耗时长；二是必须完成对大气折射的修正，而低仰角的蒙气差修正模型精度较低；三是光电系统一般只在夜间才具备同时观测多颗恒星的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于恒星模拟系统的船载经纬仪的标校方法，可隔离经纬仪自身轴系参数误差、惯导设备姿态误差以及未知变形传导带来的影响，较大幅度提高船载经纬仪测角精度。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于恒星模拟系统的船载经纬仪的标校方法，所述方法包括以下步骤：

1、GPS基线建立

GPS天线分别安装于两无人机和船甲板，其中无人机处天线安装在无人机上方以利于无遮挡的收星定位，船甲板上的天线就近安装于经纬仪附近。利用载波相位差分获取各“无人机天线→船甲板天线”(相位中心)在地平系下的高精度相对位置关系，由于一定距离范围内获取到的相对位置误差相当，天线间距离越远，根据天线相对位置关系建立的基线指向精度越高。

2、基线的修正

根据光源和无人机GPS天线的相对位置关系，利用机载微型惯导测量的无人机姿态，修正光源的位置；根据船载GPS天线和经纬仪的相对位置关系，利用船载惯导测量的姿态数据以及经纬仪的方位俯仰角，修正经纬仪上望远镜第一主点的位置。

3、标校望远镜焦距、探测器靶面和像元尺寸的选择

为了完成经纬仪光轴的实时标定，经纬仪在跟踪目标过程中，需要控制两架载有光源的无人机同时出现在标校望远镜视场内。若标校望远镜视场过小，对无人机的伴飞控制将会有较高的要求；若标校望远镜的视场过大，可以降低对无人机的控制要求，但是望远镜像元角分辨率将会因此受损。由于望远镜的焦距、探测器靶面、像元尺寸与视场、像元角分辨率有关联性，需要综合考虑各方面的影响因素，选择适宜的焦距、探测器靶面和像元尺寸。

如：选用焦距为100mm标校望远镜，像元尺寸为6.5μm×6.5μm探测器，像元数为2048×2048，则标校望远镜的视场为7.6°×7.6°，像元角分辨率为13.4″。工程应用上图像处理一般可以做到0.1像元的细分能力，即通过图像数据处理，对目标的提取可以达到1.3″精度。

4、GPS基线修正

将O-XYZ为船载GPS坐标系，N′-X′Y′Z′为望远镜地平系，O_j-X_jY_jZ_j为经纬仪甲板坐标系，O_z-X_zY_zZ_z为经纬仪主机坐标系，T-X_TY_TZ_T为机载GPS坐标系。