一種發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置及方法,包括:斜置石英加速度計、水平石英加速度計、MEMS陀螺和楔形本體,還包括:信號采集與處理模塊、電源模塊、外殼、連接器。其中,斜置石英加速度計測量與發(fā)射筒軸向夾角為45°方向的重力加速度分量,通過三角函數(shù)關系得到靜態(tài)條件下的發(fā)射筒俯仰角;水平石英加速度計用于確定車體的橫滾角;發(fā)射筒調(diào)整時,通過MEMS陀螺測量俯仰角速度,進行積分得到動態(tài)俯仰角。本裝置克服了傳統(tǒng)傾角測量裝置在大傾角下測量精度差的問題,且量程大、測量精度高,而且能夠實現(xiàn)動態(tài)測量,尤其適用于垂直發(fā)射情況下的發(fā)射筒傾角動態(tài)測量。
【專利說明】
-種發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及工程測量技術領域,尤其設及一種用于測量發(fā)射筒動態(tài)傾角的傾角測 量裝置。
【背景技術】
[0002] 發(fā)射車在作戰(zhàn)前需要調(diào)整發(fā)射筒(發(fā)射架)的射角,其傾角調(diào)整范圍通常為-10°~ +100°。為了保證導彈初始射角精確無誤,必須采用精度較高的傾角測量裝置來測量發(fā)射筒 的傾角?,F(xiàn)有的傾角測量裝置通常利用加速度計來感應地球重力加速度,從而確定加速度 計測量軸與水平面的夾角。由于加速度計包含測量誤差,當傾角增大時,加速度計的傾角測 量分辨率會不斷變差,因此,現(xiàn)有的傾角測量裝置的量程通常在±20°范圍內(nèi),無法滿足發(fā) 射筒的傾角測量要求。此外,在發(fā)射筒調(diào)整過程中,加速度計的測量值中包含運動加速度 項,直接用加速度計反算傾角會出現(xiàn)誤差,角運動越快,測量誤差越大,運個誤差稱為"動態(tài) 誤差",因此無法實現(xiàn)發(fā)射筒調(diào)整過程中的動態(tài)傾角測量。針對上述問題,需要一種大量程 的動態(tài)傾角測量裝置,來滿足發(fā)射筒在靜止中W及調(diào)整中的高精度傾角測量需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明提供一種發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置,解決現(xiàn)有的傾角測量裝置量程小、動 態(tài)測量誤差大的問題。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采取的技術方案是:一種發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置, 包括:斜置石英加速度計、水平石英加速度計、MEMS巧螺和模形本體,還包括:信號采集與處 理模塊、電源模塊、外殼、連接器;
[0005] 所述模形本體安裝在外殼的底板上,其包括一個與底面夾角為45°的傾斜安裝面 和一個與底面垂直的垂直安裝面,兩個安裝面相互垂直;
[0006] 所述斜置石英加速度計安裝在傾斜安裝面上,其測量軸與安裝面垂直;
[0007] 所述水平石英加速度計和MEMS巧螺安裝在模形本體的垂直安裝面上,其測量軸均 與安裝面垂直;
[000引所述信號采集與處理模塊采集兩個石英加速度計和MEMS巧螺的測量信號,進行誤 差補償和信號濾波,利用處理過的雙軸加速度信號和單軸角速度信號解算雙軸傾角信息, 即為發(fā)射筒的俯仰角和車體的橫滾角;
[0009] 所述連接器提供裝置內(nèi)部信號和外部信號的連接接口;
[0010] 所述電源模塊為系統(tǒng)提供穩(wěn)壓電源。
[0011] 本發(fā)明的工作原理:傾角測量裝置安裝在發(fā)射筒外壁的安裝面上,保證發(fā)射筒的 俯仰軸與傾角測量裝置MEMS巧螺的巧慢軸平行,縱軸與測量裝置的X軸平行。斜置石英加速 度計測量與發(fā)射筒軸向夾角為45°方向的重力加速度分量,水平石英加速度計測量車體的 橫向加速度分量,MEMS巧螺測量俯仰角速度,信號采集和處理模塊經(jīng)過采集和處理得到斜 置石英加速度計的比力測量值>4、水平石英加速度計的比力測量值式6和MEMS巧螺的角速 度測量值@^&,自動判定發(fā)射筒是否處于靜止狀態(tài)。
[0012] 當發(fā)射筒靜止時,按照如下公式計算發(fā)射筒的傾角和車體的橫滾角。
[0013]
(1)
[0014] 其中,0是發(fā)射筒的俯仰角,丫是車體的橫滾角,g是當?shù)氐闹亓铀俣取?br>[0015] 當發(fā)射筒俯仰角調(diào)整時,利用MEMS巧螺測量的俯仰角速度積分得到俯仰角增量, 從而確定發(fā)射筒在動態(tài)過程中的俯仰角,計算公式如下。
[0016]
[0017] 其中,to表示發(fā)射筒開始調(diào)整的時刻,ti表示當前時刻,00是發(fā)射筒開始調(diào)整時刻 的俯仰角。
[0018] 采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明結構簡單,便于安裝,拆卸維修 方便;當使用本裝置測量發(fā)射筒傾角時,在發(fā)射筒水平時,加速度計實際的傾角是-45%當 發(fā)射筒的傾角在-10°~+100°內(nèi)變化時,加速度計實際的傾角變化范圍是-55°~巧5°,在運 個范圍內(nèi),加速度計能夠保證較高的測量精度,有效增大測量的量程,尤其適用于仰角大的 垂直發(fā)射情況;采用水平和斜置石英加速度計分別測量雙軸傾角信息,利用MEMS巧螺直接 測量傾角變化過程中的角速度,然后將角速度進行積分得到角增量,將角增量疊加到運動 起始時刻的傾角上,實時得到角運動過程中的傾角值,避免動態(tài)誤差的出現(xiàn),有效提高測量 精度,對發(fā)射筒調(diào)整時能夠有效進行動態(tài)測量;利用角速度自動判定發(fā)射筒是否處于靜止 狀態(tài),智能化程度高,準確度高。
【附圖說明】
[0019] 附圖僅用于示出具體實施例的目的,而并不認為是對本發(fā)明的限制,在整個附圖 中,相同的參考符號表示相同的部件。
[0020] 圖1 一種發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置結構圖;
[0021 ]圖2-種發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置安裝示意圖。
[0022] 圖中標號:1-斜置石英加速度計、2-水平石英加速度計、3-MEMS巧螺、4-模形本體、 5-數(shù)據(jù)采集和處理模塊、6-電源模塊、7-外殼、8-連接器、9-發(fā)射筒。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0024] -種發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置,包括:斜置石英加速度計1、水平石英加速度計2、 MEMS巧螺3和模形本體4,還包括:信號采集與處理模塊5、電源模塊6、外殼7、連接器8。
[0025] 模形本體4安裝在外殼7的底板上,其包括一個與底面夾角為45°的傾斜安裝面和 一個與底面垂直的垂直安裝面,兩個安裝面相互垂直;將斜置石英加速度計I安裝在傾斜安 裝面上,保證其測量軸與安裝面垂直;將水平石英加速度計2和MEMS巧螺3安裝在模形本體4 的垂直安裝面上,保證水平石英加速度計2和MEMS巧螺3的測量軸與安裝面垂直;信號采集 與處理模塊5與斜置石英加速度計1、水平石英加速度計2、MEMS巧螺3通過導線連接,采集兩 個石英加速度計和MEMS巧螺3的測量信號,進行誤差補償和信號濾波,利用處理過的雙軸加 速度信號和單軸角速度信號解算雙軸傾角信息,即為發(fā)射筒俯仰角和車體橫滾角;連接器8 提供裝置內(nèi)部信號和外部信號的連接接口。
[0026] 工作時,將傾角測量裝置安裝在發(fā)射筒9外壁的安裝面上,保證發(fā)射筒的俯仰軸與 傾角測量裝置MEMS巧螺3的巧慢軸平行,縱軸與測量裝置的X軸平行。信號采集和處理模塊5 經(jīng)過采集和處理得到斜置石英加速度計1的比力測量值/&、水平石英加速度計2的比力測 量值?/;&和MEMS巧螺3的角速度測量值A,,根據(jù)角速度測量值自動判定發(fā)射筒是否處于靜止 狀態(tài)。
[0027] 巧發(fā)射簡靜Ih時.巧照血下公式計算發(fā)射筒的傾角和車體的橫滾角。
[002引
U )
[0029] 其中,0是發(fā)射筒的俯仰角,丫是車體的橫滾角,g是當?shù)氐闹亓铀俣取?br>[0030] 當發(fā)射筒俯仰角調(diào)整時,利用MEMS巧螺測量的俯仰角速度積分得到俯仰角增量, 從而確定發(fā)射筒在動態(tài)過程中的俯仰角,計算公式如下:
[0031]
(2)
[0032] 其中,to表示發(fā)射筒開始調(diào)整的時刻,ti表示當前時刻,00是發(fā)射筒開始調(diào)整時刻 的俯仰角。
[0033] 數(shù)據(jù)采集與處理模塊通過MEMS巧螺測量的角速度自動判定發(fā)射筒是否處于靜止 狀態(tài),從而選擇相應的公式更新發(fā)射筒的俯仰角和車體橫滾角信息。
【主權項】
1. 一種發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置,其特征在于:包括斜置石英加速度計、水平石英加速 度計、MEMS陀螺、楔形本體、信號采集與處理模塊、電源模塊、外殼、連接器。2. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置,其特征在于:所述楔形本體安裝在 外殼的底板上,包括一個與底面夾角為45°的傾斜安裝面和一個與底面垂直的垂直安裝面, 兩個安裝面相互垂直。3. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置,其特征在于:所述斜置石英加速度 計安裝在楔形本體的傾斜安裝面上,其測量軸與安裝面垂直。4. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)射筒傾角動態(tài)測量裝置,其特征在于:所述水平石英加速度 計和MEMS陀螺安裝在楔形本體的垂直安裝面上,其測量軸均與安裝面垂直。5. -種利用如權利要求1-4所述裝置對發(fā)射筒傾角進行動態(tài)測量的方法,包括如下步 驟: 1) 安裝傾角測量裝置 將該傾角測量裝置安裝于發(fā)射筒外壁的安裝面上,保證發(fā)射筒的俯仰軸與傾角測量裝 置MEMS陀螺的測量軸平行,縱軸與測量裝置的X軸平行; 2) 進行分量測量 利用所述斜置石英加速度計、水平石英加速度計和MEMS陀螺分別得到楔形本體傾斜安 裝面法線方向比力、水平方向比力和角速度測量值叫^ 3) 利用三角函數(shù)關系得到發(fā)射筒傾斜角 ① 當發(fā)射筒靜止時,按照如下公式計算發(fā)射筒的傾角和車體的橫滾角:其中:Θ是發(fā)射筒的俯仰角,γ是車體的橫滾角,g是當?shù)氐闹亓铀俣龋? ② 當發(fā)射筒俯仰角調(diào)整時,利用MEMS陀螺測量的俯仰角速度積分得到俯仰角增量,從 而確定發(fā)射筒在動態(tài)過程中的俯仰角,計算公式如下:其中,Θ是發(fā)射筒的俯仰角,γ是車體的橫滾角,g是當?shù)氐闹亓铀俣龋瑃o表示發(fā)射筒開 始調(diào)整的時刻,七表示當前時刻,θ〇是發(fā)射筒開始調(diào)整時刻的俯仰角; 數(shù)據(jù)采集與處理模塊通過MEMS陀螺測量的角速度自動判定發(fā)射筒是否處于靜止狀態(tài), 從而選擇相應的公式更新發(fā)射筒的俯仰角和車體橫滾角信息。
【文檔編號】G01C21/18GK105953770SQ201610551895
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】董進龍, 葛曉飛, 王忠晶, 鄭麗瑩
【申請人】北京機械設備研究所