[发明专利]一种光电跟踪系统捷联惯导安装姿态的标定方法

说明书

本发明公开了光电跟踪系统捷联惯导安装姿态的标定方法，包括：建立坐标系n系、b系、t系、s系；捷联惯导初始对准多次并取平均值，得到捷联惯导初始姿态欧拉角；将带方位基准经纬仪依次置于各测量位置，完成对准，记录带方位基准经纬仪方位角、俯仰角和光电跟踪系统方位角、俯仰角，寻北多次，记录寻北结果平均值，计算竖盘指标差；建立与光电跟踪系统视轴平行、起点为坐标系原点的单位矢量且在s系中的坐标计算t系至s系的姿态矩阵根据及计算在t系中的坐标计算在n系中的坐标为根据欧拉角，计算n系至b系的姿态矩阵根据及计算在b系中的坐标根据与建立线性方程联合k个线性方程，求解本发明可用于室内标定。

技术领域

本发明涉及光电跟踪系统测试领域，具体涉及一种光电跟踪系统捷联惯导安装姿态的标定方法。

背景技术

光电跟踪系统视场通常几度量级，难以直接捕获上目标，在跟踪目标之前需要外部信息进行引导，例如雷达或GPS信息。通常外部引导信息可转换到地理坐标系下的球坐标，为了获得光电跟踪系统载体平台相对地理坐标系的姿态，采用在光电跟踪系统载体平台上安装惯导，与基座捷联，由捷联惯导测量载体平台在地理系下的姿态，进而获得光电跟踪系统在地理系下的姿态，实现与外部引导信息的对接。同时，光电跟踪系统基座平台上安装惯导，可以测量载体平台的扰动，是动平台上抑制载体扰动实现视轴稳定的有效途径。捷联惯导固连在光电跟踪系统载体平台上，其与光电跟踪系统基座的相对姿态固定不变，但还需要标定出该相对姿态后才能用于光电跟踪系统的目标引导和视轴稳定。

光电跟踪系统与捷联惯导之间的相对姿态标定，常见的有以下几种方法：

第一种是靠结构设计和加工保证；

第二种是在外场事先测量出3组地理坐标系下的基准，1组基准为2个点，标定时光电跟踪系统固定在其中一个点上，瞄准另一点，共完成3组不同基准，可计算惯导与光电跟踪系统的姿态矩阵；

第三种是在外场飞无人机，无人机携带GPS，实时记录无人机航迹信息，结合光电跟踪系统跟踪过程中的视轴姿态，可估计出惯导与光电跟踪系统的姿态矩阵。

以上方法存在些不足，方法一靠机构保证，对结构设计、加工和装配要求较高，成本高，需要多次机械基准转换，误差不易保证。方法二和方法三均需要在外场进行，一是需要较开阔场地，其中方法三需要飞无人机，对场地约束条件更多；二是外场试验组织难度大、耗费的人力和物力较大，特别是大型光电跟踪系统。方法二中还存在地理系下基准测量比较麻烦，方法三还存在对时间的同步精度要求非常高，不易保证。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种光电跟踪系统捷联惯导安装姿态的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立如下坐标系，且坐标系原点均为光电跟踪系统的方位轴与俯仰轴交点：

-地理坐标系n系，其X_n、Y_n、Z_n轴分别指向北、天、东；

-捷联惯导坐标系b系，其X_b、Y_b、Z_b轴分别对应捷联惯导的滚转轴、航向轴和俯仰轴，其中航向轴绕-Y_b轴方向转动为正；

-光电跟踪系统基座坐标系t系，其Y_t轴与光电跟踪系统方位轴重合，当方位码盘、俯仰码盘为零度时，其X_t轴垂直于Y_t轴，并且与光电跟踪系统视轴朝向一致，Z_t轴由右手定则确定；

-光电跟踪系统视轴坐标系s系，其Z_s轴与光电跟踪系统俯仰轴平行，X_s轴与光电跟踪系统视轴重合，Y_s轴朝上；

在光电跟踪系统周围选定k个测量位置，k≥3；