[发明专利]一种车载光电经纬仪载车平台变形测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种车载光电经纬仪载车平台变形测量系统及方法，属于光电测量领域。载车平台受到设备重力、设备工作过程中的带动力和外部环境如风等外力的影响时会导致载车平台发生形变。本发明采用变形测量单元敏感载车平台变形，变形测量单元包括速率陀螺、倾角仪、安装组件、数据采集卡和数据处理单元。通过安装组件把速率陀螺和倾角仪安装在载车平台上，速率陀螺测量载车平台的偏航角，倾角仪测量载车平台的俯仰角和横滚角。给出了速率陀螺和倾角仪的标定方法，根据标定方法可以把速率陀螺和倾角仪的输出映射到导航坐标系下，测量结果可直接用于指向修正。该方法能够自主测量载车平台的变形，满足了车载光电测量设备高精度变形测量的需求。

技术领域

本发明涉及光电测量领域，具体涉及一种车载光电经纬仪载车平台变形测量系统及方法。

背景技术

光电测量设备是指使用光学成像原理采集飞行目标信息，经处理得到所需目标特性参数，并获取飞行实况图像资料的专用测量系统。目前用于轨迹测量的光电测量设备主要工作于稳定的地基平台，由于地基刚度较好，测量设备在测量过程中产生的相对地基平台的运动基本不会引起基座平台的变形。地基光电测量设备的测量精度高，但是设备的机动性能很弱。需要事先修建放置测量设备的基座，修建过程费时费力。大型测量设备落装和转场也比较繁琐，需要多人协作才能完成。随着空中目标的多样化，现代光学测量对能够实现不落地测量的车载光电测量设备提出了需求。

不落地的车载光电测量设备不仅以载车为运输平台，还以载车为工作平台，不仅能够实况记录，而且能够测量目标轨迹。光电测量设备属于精密测量设备，测量精度非常高，一般在10角秒左右。但是，载车平台的刚度远低于地基环，很多情况下，载车平台本身处于晃动或振动的环境中，而且光电测量设备在测量过程中相对载车平台的运动也会使载车平台产生变形，从而使载车成为不稳定平台。由于载车平台的不稳定性，使得安装于其上的光电测量设备测量结果引入了平台变形误差，降低了仪器的测量精度。

目前测量载车变形的方法是光学测量方法，测量装置主要分为两部分，移动部分安装在测量设备底座，固定部分安装在载车平台的外部。固定部分接收移动部分的反射光线测量载车的变形。该方法虽然具有较高的测量精度，但是外部环境可能会影响固定装置，从而影响测量精度。

发明内容

本发明解决车载光电测量设备载车平台的变形测量问题，以满足光电测量设备不落地测量的需求。为解决以上技术问题，在车载光电测量设备上加装变形测量单元，变形测量单元主要由速率陀螺和倾角仪组成，速率陀螺测量载车的偏航角，倾角仪测量载车的俯仰角和横滚角。

本发明采用的技术方案是：一种车载光电经纬仪载车平台变形测量系统，该系统由载车、光电经纬仪和变形测量单元组成，载车是光电经纬仪的运输和工作平台，变形测量单元安装于载车平台或者光电经纬仪底座，变形测量单元敏感载车平台的变形量，由于变形测量单元和载车平台是刚性连接关系，变形测量单元的测量结果可等效为载车平台的变形量；变形测量单元由速率陀螺、倾角仪、安装组件、数据采集卡和数据处理单元组成，速率陀螺和倾角仪通过安装组件安装在载车平台或者光电经纬仪底座，当载车平台受到外力干扰时，速率陀螺、倾角仪、光电经纬仪底座和载车保持相对静止；速率陀螺测量载车平台的偏航角，倾角仪测量载车平台的俯仰角和横滚角。

一种车载光电经纬仪载车平台变形测量方法，利用所述的车载光电经纬仪载车平台变形测量系统，包括如下步骤：

步骤1：在采用速率陀螺进行偏航角测量之前，需要标定速率陀螺和光电经纬仪的安装关系，速率陀螺的输出包括地球自转角速度的分量、载车平台的角速度、陀螺零偏和陀螺随机误差，变形测量中，有效信息是载车平台的角速度，通过平台角速度的积分求得平台偏航角，为了准确测量偏航角，速率陀螺的敏感轴需要和光电经纬仪的竖直轴平行；

步骤2：速率陀螺的标定方法如下：静止情况下，采集陀螺输出，调节陀螺的安装组件，使得陀螺的输出角速度等于地球自转角速度在竖直轴的分量和陀螺零偏的和，此时陀螺敏感轴和竖直轴平行；