一種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置，包括經(jīng)緯儀、墩位、北向基準(zhǔn)棱鏡、以及裝有北向定位棱鏡的標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺，其中，經(jīng)緯儀用于通過測量北極星方位獲取真北方向并將其引至北向基準(zhǔn)棱鏡鏡面上進(jìn)行準(zhǔn)直，該北向基準(zhǔn)棱鏡固定于墩位上以作為北向基準(zhǔn)，同時，經(jīng)緯儀將北向基準(zhǔn)棱鏡確定的北向基準(zhǔn)引至慣組標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺北向定位棱鏡，并在該經(jīng)緯儀與北向定位棱鏡鏡面準(zhǔn)直后作為慣組標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺的定位北向，標(biāo)定設(shè)備根據(jù)該定位北向進(jìn)行多次北向數(shù)據(jù)采集，即可進(jìn)行北向基準(zhǔn)的穩(wěn)定性評估測試。本實用新型的裝置可以測量北向基準(zhǔn)的誤差漂移，從而獲得北向基準(zhǔn)的穩(wěn)定性評估結(jié)果，以滿足產(chǎn)品精度要求。
【專利說明】一種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于慣性【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種慣組標(biāo)定用的北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置，適用于在高精度慣性系統(tǒng)中對各種因素對北向基準(zhǔn)漂移影響進(jìn)行評估測試，以保證慣組標(biāo)定數(shù)據(jù)的精度和可靠性，可應(yīng)用于航天、航空、船舶等【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]慣組(也稱為慣性測量組合或慣測組合)是敏感加速度和陀螺角速率的元件，用于為制導(dǎo)/導(dǎo)航等穩(wěn)定系統(tǒng)提供測量信息，其精度是否滿足設(shè)計技術(shù)指標(biāo)要求，將直接關(guān)系到產(chǎn)品的性能。而標(biāo)定系統(tǒng)提供的真北方向基準(zhǔn)是否準(zhǔn)確，是保證慣組標(biāo)定數(shù)據(jù)精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此需要對標(biāo)定系統(tǒng)用的北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性進(jìn)行評估測試。
[0003]由于天文測量提供的北向(真北)基準(zhǔn)具有精度高、可復(fù)觀等特點，因此廣泛地應(yīng)用于航天部門的高精度慣性系統(tǒng)中。目前，對于北向基準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)通常就是通過利用經(jīng)緯儀等天文測量設(shè)備將北極星方位引入固定于地面墩位的棱鏡上，作為慣組標(biāo)定用的北向基準(zhǔn)。標(biāo)定時，慣組標(biāo)定設(shè)備直接引用該北向基準(zhǔn)，以完成測量。但是，由于大地脈動、墩位下沉、扭曲、環(huán)境溫濕度變化、隔離墩上的支架與棱鏡的固化材料、間隔時間等有關(guān)因素的變化，對北向基準(zhǔn)均會帶來誤差漂移，從而使得標(biāo)定值不夠精確(高精度慣性系統(tǒng)對北向基準(zhǔn)的精度要求一般不大于P )，導(dǎo)致慣組的測量結(jié)果不可靠，無法滿足產(chǎn)品的精度要求。
[0004]但是，目前沒有用于對北向基準(zhǔn)進(jìn)行定期測試評估，以分析確定各種因素對北向基準(zhǔn)漂移影響的測試裝置。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對目前現(xiàn)有技術(shù)存在的問題或改進(jìn)的需求，本實用新型提出一種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置，可以測量北向基準(zhǔn)的誤差漂移，從而獲得北向基準(zhǔn)的穩(wěn)定性評估結(jié)果，以滿足產(chǎn)品精度要求。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置，包括經(jīng)緯儀、墩位、設(shè)置在所述墩位上的北向基準(zhǔn)棱鏡、以及裝有北向定位棱鏡的慣組標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺，其中，所述經(jīng)緯儀用于通過測量北極星方位獲取真北方向并將其引至所述北向基準(zhǔn)棱鏡鏡面上并進(jìn)行準(zhǔn)直，即經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸與其鏡面法向平行，該北向基準(zhǔn)棱鏡準(zhǔn)直后固定于墩位上以作為北向基準(zhǔn)，同時，所述經(jīng)緯儀將北向基準(zhǔn)棱鏡確定的北向基準(zhǔn)引至北向定位棱鏡，并在該經(jīng)緯儀與北向定位棱鏡鏡面準(zhǔn)直后作為慣組標(biāo)定設(shè)備的定位北向，所述慣組標(biāo)定設(shè)備根據(jù)該定位北向進(jìn)行多次北向數(shù)據(jù)采集，即可進(jìn)行北向基準(zhǔn)的穩(wěn)定性評估測試。
[0008]作為本實用新型的改進(jìn)，所述墩位用于固定北向基準(zhǔn)棱鏡，其固定在地面上。
[0009]作為本實用新型的改進(jìn)，所述墩位上固定設(shè)置有支架，所述北向基準(zhǔn)棱鏡固定在該支架上。
[0010]作為本實用新型的改進(jìn)，所述慣組標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺可以為多個。
[0011]本實用新型對采集的北向數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，優(yōu)選是進(jìn)行曲線擬合，從而完成對北向基準(zhǔn)評估測試。
[0012]本實用新型的測試裝置操作安全、可靠，測試曲線直觀、準(zhǔn)確，確定了突發(fā)與漸變兩種方式的控制評估測試，實現(xiàn)了現(xiàn)有條件下的基準(zhǔn)監(jiān)控，可在航空、航天、船舶等領(lǐng)域的慣性產(chǎn)品標(biāo)定中應(yīng)用，有效地滿足慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型實施例的慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置原理結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2為本實用新型實施例的慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置的北向基準(zhǔn)誤差計算過程示意圖。

【具體實施方式】
[0015]為了使本實用新型的技術(shù)方案、功能和效果更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。以下實施例僅是說明性的，并不構(gòu)成對本實用新型的限定。
[0016]圖1為本實施例的一種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置原理結(jié)構(gòu)圖，是利用標(biāo)定場地提供的北向基準(zhǔn)對慣組標(biāo)定設(shè)備的北向進(jìn)行跟蹤測試，實施方式是在觀測平臺上架設(shè)一臺自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀，要求經(jīng)緯儀能夠與真北方向直角棱鏡鏡面準(zhǔn)直，即經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸與鏡面法向平行；同時經(jīng)緯儀又能夠與慣組標(biāo)定設(shè)備的直角棱鏡鏡面準(zhǔn)直。
[0017]其中，經(jīng)緯儀用于通過測量北極星方位獲取真北方向并將其引至北向基準(zhǔn)棱鏡鏡面上并進(jìn)行準(zhǔn)直，即經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸與其鏡面法向平行，該北向基準(zhǔn)棱鏡與所述真北方向準(zhǔn)直后固定于墩位上以作為北向基準(zhǔn)，同時，經(jīng)緯儀將北向基準(zhǔn)棱鏡確定的北向基準(zhǔn)引至北向定位棱鏡，并在該經(jīng)緯儀與北向定位棱鏡鏡面準(zhǔn)直后作為慣組標(biāo)定設(shè)備的定位北向
[0018]北向基準(zhǔn)棱鏡設(shè)置在墩位上，墩位用于固定北向基準(zhǔn)棱鏡，其固定在地面上，優(yōu)選是隔離墩位，即墩位四周與外界環(huán)境隔開以防止周邊震動對其影響。
[0019]優(yōu)選地，該墩位上可以固定設(shè)置有支架，北向基準(zhǔn)棱鏡固定在該支架上。
[0020]優(yōu)選地，慣組標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺可以為多個，以從不同角度進(jìn)行北向定位，或分別采集北向數(shù)據(jù)。
[0021]經(jīng)緯儀優(yōu)選可以采用T3系列經(jīng)緯儀。
[0022]圖2為測試裝置北向基準(zhǔn)誤差計算方法示意圖，本實施例中以I套慣組標(biāo)定設(shè)備為例，計算一組北向基準(zhǔn)誤差值如下:
[0023]通過經(jīng)緯儀的旋轉(zhuǎn)將真北方向引入北向基準(zhǔn)棱鏡后，北向基準(zhǔn)與北極星方位角差值Λ是:Λ= 360° -AO ；Α0為北向基準(zhǔn)的角度即旋轉(zhuǎn)后的真北方向的角度；。
[0024]確定經(jīng)緯儀與北向基準(zhǔn)準(zhǔn)直后測量的方位角Al，經(jīng)緯儀與標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺直角棱鏡(北向定位棱鏡)準(zhǔn)直后測量的方位角Α2，則標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺北向定位與北向基準(zhǔn)實際差值ΛΑ為:ΛΑ = Α1-Α2，因此，標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺北向定位的實際值為Λ +Λ Α，從而標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺北向誤差值是:轉(zhuǎn)臺所處刻度值_( Λ + Λ Α)。
[0025]利用標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺進(jìn)行多次測量上述北向誤差值，采集上述北向數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，優(yōu)選是進(jìn)行曲線擬合，建立擬合曲線和數(shù)學(xué)模型(曲線回歸方程)，即可通過分析確定各種因素對北向基準(zhǔn)漂移的影響和規(guī)律。
[0026]本實用新型中，北向基準(zhǔn)棱鏡可以用914膠固定在隔離墩位支架上，利用天文測量完成標(biāo)定場地的北向(真北)基準(zhǔn)建立工作；以此為基準(zhǔn)，利用經(jīng)緯儀對慣組標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺的北向定位棱鏡定期進(jìn)行跟蹤測試(可對多臺設(shè)備同時進(jìn)行)，采集數(shù)據(jù)；計算機主機運行軟件程序，計算漂移變化量，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，
[0027]本實用新型中，在進(jìn)行評估測試時，可通過如下步驟進(jìn)行:(I)采用北極星任意時角法建立標(biāo)定場地北向(真北)基準(zhǔn)，把真北引自標(biāo)定實驗室內(nèi)的北向基準(zhǔn)方位墩的直角棱鏡(北向基準(zhǔn)棱鏡)上，即為標(biāo)定棱鏡法線的方位角，通常稱測試場地北向(真北)基準(zhǔn)。
(2)數(shù)據(jù)采集，利用實驗室提供的北向基準(zhǔn)對慣組標(biāo)定設(shè)備(轉(zhuǎn)臺)的北向進(jìn)行跟蹤測試。方法是在觀測平臺上架設(shè)一臺自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀，要求經(jīng)緯儀能夠與真北方向直角棱鏡鏡面準(zhǔn)直，即經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸與鏡面法向平行，同時經(jīng)緯儀又能夠與慣組標(biāo)定轉(zhuǎn)臺直角棱鏡鏡面準(zhǔn)直，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。(3)北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試，利用慣組標(biāo)定北向基準(zhǔn)測試評估軟件，建立擬合曲線和數(shù)學(xué)模型，對采集的數(shù)據(jù)單點進(jìn)行曲線回歸分析計算得到的回歸方程各項系數(shù)，確定各因素對北向基準(zhǔn)漂移的影響和規(guī)律，對北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性進(jìn)行評估。
[0028]實際上，慣組北向基準(zhǔn)的參變量中，北向基準(zhǔn)的預(yù)測偏差與實際測量偏差不存在可靠的線性和非線性關(guān)系，在選取的曲線回歸方式中，自變量和因變量的散布成為擬合的基本方式，結(jié)合慣組標(biāo)定的基本經(jīng)驗，通過散點經(jīng)驗分析和實驗發(fā)現(xiàn)，擬合曲線具有三次方的一定特征，因此，確定的回歸模型方程為:y = a+blx+b2x2+b3x3。在方程中，y為北向基準(zhǔn)預(yù)測偏差，X為北向基準(zhǔn)數(shù)據(jù)自變量，a、bl、b2和b3分別為零次項、I次項、2次項、3次項的系數(shù)即方程回歸系數(shù)，設(shè)置回歸分析計算中一元三次方程的各階系數(shù)是通過對慣組使用的北向基準(zhǔn)進(jìn)行連續(xù)定期觀測采集的數(shù)據(jù)單點進(jìn)行曲線回歸分析計算得到的回歸方程各項系數(shù)，回歸方程中的各次系數(shù)經(jīng)過自動的回歸分析后得到了與散布曲線一致的固定值。
[0029]本實用新型的測試方法就是通過建立擬合曲線和數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行回歸分析計算，輸出各變化量的回歸分析預(yù)測值，并輸出每一列測量值的評估結(jié)果。
[0030]本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，以上實施例僅用于解釋本實用新型，并不限定于此，凡在不脫離本實用新型精神實質(zhì)所作的修改或變形，都屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置，其特征在于，包括經(jīng)緯儀、墩位、設(shè)置在所述墩位上的北向基準(zhǔn)棱鏡、以及裝有北向定位棱鏡的慣組標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺，其中，所述經(jīng)緯儀用于通過測量北極星方位獲取真北方向并將其引至所述北向基準(zhǔn)棱鏡鏡面上進(jìn)行準(zhǔn)直，即經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸與其鏡面法向平行，該北向基準(zhǔn)棱鏡準(zhǔn)直后固定于墩位上以作為北向基準(zhǔn)，同時，所述經(jīng)緯儀將北向基準(zhǔn)棱鏡確定的北向基準(zhǔn)引至所述北向定位棱鏡，并在該經(jīng)緯儀與北向定位棱鏡鏡面準(zhǔn)直后作為慣組標(biāo)定設(shè)備的定位北向，所述慣組標(biāo)定設(shè)備根據(jù)該定位北向進(jìn)行多次北向數(shù)據(jù)采集，即可進(jìn)行北向基準(zhǔn)的穩(wěn)定性評估測試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置，其中，所述墩位用于固定北向基準(zhǔn)棱鏡，其固定在地面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置，其中，所述墩位上固定設(shè)置有支架，所述北向基準(zhǔn)棱鏡固定在該支架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種慣組標(biāo)定用北向基準(zhǔn)穩(wěn)定性評估測試裝置，其中，所述慣組標(biāo)定設(shè)備轉(zhuǎn)臺為多個。
【文檔編號】G01C25/00GK204128566SQ201420303391
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】王怡妹, 張喜慶, 王亮, 胡宏焱, 羅喜, 唐平, 張正璽 申請人:湖北三江航天紅陽機電有限公司