[发明专利]一种基于载体滚转的棱镜安装参数标定方法有效
申请号: | 201711276584.5 | 申请日: | 2017-12-06 |
公开(公告)号: | CN108020243B | 公开(公告)日: | 2021-02-09 |
发明(设计)人: | 汪涛;王春喜;王强;赵天承;刘凯;姜云翔;刘岩 | 申请(专利权)人: | 北京航天计量测试技术研究所;中国运载火箭技术研究院 |
主分类号: | G01C25/00 | 分类号: | G01C25/00;G01C1/00 |
代理公司: | 核工业专利中心 11007 | 代理人: | 任超 |
地址: | 100076 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | 提供一种不依赖于载体外部物理基准平面的棱镜标定方法。通过载体携带标定仪进行滚转,即可获得标定仪、载体、棱镜之间的相对关系,完成棱镜与其载体安装偏差的标。不需要载体有固定用的物理基准面,和载体外部形状、体积、重量无关。标定结果为棱镜参考载体的测量坐标系的角度,减少了载体基准面向测量坐标系的传递过程,使得标定更直接、便捷。 | ||
搜索关键词: | 一种 基于 载体 棱镜 安装 参数 标定 方法 | ||
【主权项】:
1.一种基于载体滚转的棱镜安装参数标定方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:双路自准直仪与三轴倾角测量仪构成标定仪,O-XM YM ZM 为载体坐标系, 为棱镜棱脊矢量, 为棱镜棱脊在载体坐标系O-XM YM ZM 的XM OYM 平面上的投影,αE 为 与XM 轴的夹角,βE 为 与 轴的夹角,αE 与βE 为待标定量;S2:三轴倾角测量仪坐标系O-XC YC ZC ,而双路自准直仪中与O-XC YC ZC 重合的坐标系为O-XH YH ZH ,O-XH YH ZH 对棱镜自准直读数为AH ,而与YC 有夹角的坐标系为O-XV YV ZV ,且O-XV YV ZV 坐标系XH 轴与O-XC YC ZC 坐标系XC 轴重合,YV 与YC 夹角为20°,O-XV YV ZV 对棱镜自准直读数为AV ,载体坐标系O-XM YM ZM 与三轴倾角测量仪坐标系O-XC YC ZC 各坐标轴相对于水平面的倾角使用E表示;S3:将标定仪固定,YH 光轴对棱镜准直时的倾角为θ1 =0°,YV 轴对棱镜准直时的倾角为θ2 =-20°,双路自准直仪中两个坐标系的读数差dA有:dA=AH -AV (1)根据直角棱镜的光学准直特性有:dA=arcsin(tanβH ·tanθ1 )-arcsin(tanβH ·tanθ2 ) (2)由式(1)、(2)可得:βH =arctan(sindA/tan20°) (3)棱镜棱脊 在O-XC YC ZC 坐标系中的表达式为VLC =[-cosβH cosAH cosβH sinAH sinβH ] (4)S4:记录载体坐标系O-XM YM ZM 的倾角EXM1 、EYM ,三轴倾角测量仪三轴倾角测量坐标系O-XC YC ZC 的倾角EXC1 、EYC ,并假设载体坐标系O-XM YM ZM 的YM 轴方位为零;载体坐标系O-XM YM ZM 倾角EXM1 、EYM 转换为相应的欧拉角ρM1 、γM1 ,用于表达载体坐标系O-XM YM ZM 的地理姿态 ρ M 1 = - EY M γ M 1 = arcsin sinEX M 1 cosEY M - - - ( 5 ) ]]> R H M = cosγ M 1 sinγ M 1 cosρ M 1 sinγ M 1 cosρ M 1 0 cosρ M 1 - sinρ M 1 - sinγ M 1 cosγ M 1 sinρ M 1 cosγ M 1 cosρ M 1 - - - ( 6 ) ]]> 同理可得三轴倾角测量仪坐标系O-XC YC ZC 地理倾斜姿态 R H C = cosγ C 1 sinγ C 1 cosρ C 1 sinγ C 1 cosρ C 1 0 cosρ C 1 - sinρ C 1 - sinγ C 1 cosγ C 1 sinρ C 1 cosγ C 1 cosρ C 1 · cosψ Y C - sinψ Y C 0 sinψ Y C cosψ Y C 0 0 0 1 - - - ( 7 ) ]]> 式中ψYC 为三轴倾角测量仪坐标系O-XC YC ZC 的YC 方位;S5:通过载体绕XM 轴滚转的方式,使得载体坐标系O-XM YM ZM 的ZM 轴水平,记录载体坐标系O-XM YM ZM 的倾斜角EXM2 、EZM ,三轴倾角测量坐标系O-XC YC ZC 的倾斜角EXC2 、EZC ,并假设载体坐标系O-XM YM ZM 的ZM 轴方位为零;载体坐标系O-XM YM ZM 倾角EXM2 、EZM 转换为相应的欧拉角ρM2 、γM2 ,用于表达载体坐标系O-XM YM ZM 的地理倾斜姿态 其中: ρ M 2 = - EZ M γ M 2 = a r c s i n sinEX M 2 cosEZ M - - - ( 8 ) ]]> R V M = cosγ M 2 - sinγ M 2 cosρ M 2 sinγ M 2 sinρ M 2 sinγ M 2 cosγ M 2 cosρ M 2 - cosγ M 2 sinρ M 2 0 sinρ M 2 cosρ M 2 - - - ( 9 ) ]]> 同理可得三轴倾角测量仪坐标系O-XC YC ZC 地理倾斜姿态 R V C = cosγ C 2 - sinγ C 2 cosρ C 2 sinγ C 2 sinρ C 2 sinγ C 2 cosγ C 2 cosρ C 2 - cosγ C 2 sinρ C 2 0 sinρ C 2 cosρ C 2 · cosψ Z C 0 - sinψ Z C 0 1 0 sinψ Z C 0 cosψ Z C - - - ( 10 ) ]]> 式中ψZC 为三轴倾角测量仪坐标系O-XC YC ZC 的ZC 方位;S6:由于载体坐标系O-XM YM ZM 与三轴倾角测量仪坐标系O-XC YC ZC 为固定关系,在滚转前后两者的相对关系不变;定义 满足 则: R M C = R H C · R H M - 1 = R V C · R V M - 1 - - - ( 11 ) ]]> 将上述公式(6)(7)(9)(10)代入后可以解出ψYC 、ψZC ,并得到 S7:由式(4)所得棱镜棱脊相对于三轴倾角测量仪坐标系O-XC YC ZC 的表达式VLC 、载体坐标系O-XM YM ZM 与三轴倾角测量仪坐标系O-XC YC ZC 的转换关系 可以得到棱镜棱脊 在O-XM YM ZM 坐标系的表达式VLM ; VL M = VL C · R M C - - - ( 12 ) ]]> 对VLM 按照定义进行分解可得αE 、βE α E = a r c t a n ( VL M ( 2 ) / VL M ( 1 ) ) β E = a r c s i n ( VL M ( 3 ) ) - - - ( 13 ) ]]> 式中VLM (i)(i=1,2,3)分别表示矢量VLM 的第i个分量。
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