【技術實現步驟摘要】
本申請涉及目標地理定位，尤其涉及一種基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法。
技術介紹
1、光電載荷與慣導的結合能夠實現目標地理定位功能。在理想情況下，光電載荷瞄準線坐標系應該與慣導坐標系重合。但在慣導的安裝過程中，不可避免地與光電載荷之間存在一定的安裝誤差，造成二者不能完全重合，即這兩個坐標系之間存在的安裝誤差角出現了坐標旋轉，這給目標定位帶來了誤差。為了提高目標定位精度，就需要對慣導和光電載荷之間的安裝誤差進行標定，從而能夠對安裝誤差進行修正，但現有的標定方法及存在的問題如下：
2、第一種標定方法依靠光電載荷和慣導結構的設計加工，該標定方法對結構設計、加工和裝配要求很高，帶來高昂的成本。同時，該標定方法在進行多次機械基準轉換后，存在的安裝誤差仍不能得到保證。
3、第二種是經緯儀標定方法，即在慣導的基準面上貼反射鏡，利用經緯儀標定慣導和光電載荷之間的安裝誤差。經緯儀標定方法存在很多缺點：首先，這種標定方法必須要求慣導有基準面，但實際情況是很多慣導并不存在基準面；其次，要求慣導和光電載荷的安裝位置距離較近，標定時需要對經緯儀和反射鏡進行自準直，以及用光電載荷瞄準經緯儀；最后，該標定方法的標定環節過多，因此引入的誤差源較多，標定精度不高。
4、第三種是平行光管標定方法，該標定方法在標定前需要對平行光管的偏航角、姿態角等角度進行標校，條件要求較高。并且平行光管的角度標校誤差也成為了目標定位的一個誤差源。
5、第四種是在外場進行掛飛實驗時，無人機攜帶慣導和光電載荷，慣導用于實時記
6、因此，為了標定慣導和光電載荷之間的安裝誤差，提高目標定位精度，就有必要提出一種方案以改善上述相關技術方案中存在的一個或者多個問題。
7、需要說明的是，在上述
技術介紹
部分公開的信息僅用于加強對本申請的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。
技術實現思路
1、本申請實施例提供一種基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，該方法包括以下步驟：
2、獲取某一地標在空間大地坐標系中的位置數據，所述位置數據包括所述地標的經度、緯度和高度；
3、利用光電載荷瞄準所述地標，并記錄此時的狀態參數，所述狀態參數至少包括所述光電載荷的框架角的初始方位角和初始俯仰角；
4、結合所述狀態參數，將所述地標的所述位置數據依次進行多個坐標系的轉換，并進行相應地計算，得到所述光電載荷的所述框架角的轉換方位角和轉換俯仰角；
5、計算所述初始方位角與所述轉換方位角的方位誤差角，以及所述初始俯仰角和所述轉換俯仰角的俯仰誤差角；
6、利用所述方位誤差角和所述俯仰誤差角對所述光電載荷的所述框架角進行修正，完成標定操作。
7、本申請的一示例性實施例中，所述獲取某一地標在空間大地坐標系中的位置數據的步驟包括：利用高精度gps對所述地標進行測量，得到所述位置數據。
8、本申請的一示例性實施例中，所述狀態參數包括所述初始方位角、所述初始俯仰角、慣導航向角，慣導姿態角和慣導位置數據；
9、其中，所述慣導姿態角包括慣導俯仰角和慣導橫滾角；所述慣導位置數據包括慣導的經度、緯度和高度。
10、本申請的一示例性實施例中，所述結合所述狀態參數，將所述地標的所述位置數據依次進行多個坐標系的轉換，并進行相應地計算，得到所述光電載荷的所述框架角的轉換方位角和轉換俯仰角的步驟包括：
11、將所述地標的所述位置數據在地心坐標系中進行轉換，得到所述地心坐標系中的地標坐標；
12、將所述地心坐標系中的地標坐標在相對坐標系中進行轉換，得到所述相對坐標系中的地標坐標；
13、將所述相對坐標系中的地標坐標在東北天坐標系中進行轉換，得到所述東北天坐標系中的地標坐標；
14、將所述東北天坐標系中的地標坐標在慣導坐標系中進行轉換，得到所述慣導坐標系中的地標坐標；
15、利用所述慣導坐標系中的地標坐標計算所述轉換方位角和所述轉換俯仰角。
16、本申請的一示例性實施例中，所述空間大地坐標系的經度是空間點與參考橢球的自轉軸所在面與所述參考橢球的起始子午面的夾角，所述空間大地坐標系的緯度是空間點與參考橢球面的法線與赤道面的夾角，所述空間大地坐標系的高度是空間點沿所述參考橢球的法線方向到所述參考橢球面的距離；所述地標在所述空間大地坐標系中的所述位置數據為(ld,bd,hd)t，其中，t表示矩陣的轉置；
17、所述地心坐標系的原點為所述參考橢球的中心，所述地心坐標系的zd軸與所述參考橢球的旋轉軸重合，向上為正，所述地心坐標系的xd軸為格林尼治子午面與地球赤道平面的交線，向外為正，所述地心坐標系的yd軸在所述赤道平面內，并與xd軸和zd軸形成右手坐標系；
18、所述地心坐標系中的地標坐標的計算公式為：
19、
20、其中，gx表示地心坐標系的xd軸的地標坐標，gy表示地心坐標系的yd軸的地標坐標，gz表示地心坐標系的zd軸的地標坐標，hd表示地標的高度，bd表示地標的緯度，ld表示地標的經度，a表示地球的赤道半徑，b表示地球的極地半徑，所述地心坐標系中的地標坐標為(gx,gy,gz)t。
21、本申請的一示例性實施例中，所述相對坐標系是為了實現所述東北天坐標系到所述地心坐標系的轉換而自主定義的三維直角坐標系，所述相對坐標系的原點為慣導的質心在地球表面的投影，所述相對坐標系的xr軸與所述地心坐標系的xd軸平行且方向一致，所述相對坐標系的yr軸與所述地心坐標系的yd軸平行且方向一致，所述相對坐標系的zr軸與所述地心坐標系的zd軸平行且方向一致；
22、所述相對坐標系中的地標坐標的計算公式為：
23、
24、其中，(rx,ry,rz)t表示相對坐標系中的地標坐標，rx表示相對坐標系的xr軸的地標坐標，ry表示相對坐標系的yr軸的地標坐標，rz表示相對坐標系的zr軸的地標坐標，b表示慣導的緯度，l表示慣導的經度。
25、本申請的一示例性實施例中，所述東北天坐標系的原點為所述慣導的質心，所述東北天坐標系的xg軸指向正東，所述東北天坐標系軸的yg軸指向正北，所述東北天坐標系的zg軸沿著地垂線指向天空；
26、所述東北天坐標系中的地標坐標的計算公式為：
27、
28、其中，(nx,ny,nz)t表示東北天坐標系中的地標坐標，nx表示東北天坐標系的xg軸的地標坐標，ny表示東北天坐標系的yg軸的地標坐標，nz表示東北天坐標系的zg軸的地標坐標，h表示慣導的高度，表示東北天坐標系下的轉換矩陣，
29、本申請的一示例性實施例中，所述慣導坐標系的原點是所述慣導的質心，所述慣本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述獲取某一地標在空間大地坐標系中的位置數據的步驟包括：利用高精度GPS對所述地標進行測量，得到所述位置數據。
3.根據權利要求2所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述狀態參數包括所述初始方位角、所述初始俯仰角、慣導航向角，慣導姿態角和慣導位置數據；
4.根據權利要求3所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述結合所述狀態參數，將所述地標的所述位置數據依次進行多個坐標系的轉換，并進行相應地計算，得到所述光電載荷的所述框架角的轉換方位角和轉換俯仰角的步驟包括：
5.根據權利要求4所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述空間大地坐標系的經度是空間點與參考橢球的自轉軸所在面與所述參考橢球的起始子午面的夾角，所述空間大地坐標系的緯度是空間點與參考橢球面的法線與赤道面的夾角，所述空間大地坐標
6.根據權利要求5所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述相對坐標系是為了實現所述東北天坐標系到所述地心坐標系的轉換而自主定義的三維直角坐標系，所述相對坐標系的原點為慣導的質心在地球表面的投影，所述相對坐標系的Xr軸與所述地心坐標系的Xd軸平行且方向一致，所述相對坐標系的Yr軸與所述地心坐標系的Yd軸平行且方向一致，所述相對坐標系的Zr軸與所述地心坐標系的Zd軸平行且方向一致；
7.根據權利要求6所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述東北天坐標系的原點為所述慣導的質心，所述東北天坐標系的XG軸指向正東，所述東北天坐標系軸的YG軸指向正北，所述東北天坐標系的ZG軸沿著地垂線指向天空；
8.根據權利要求7所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述慣導坐標系的原點是所述慣導的質心，所述慣導坐標系的X軸指向慣導的安裝平面的橫軸線，所述慣導坐標系的Y軸指向慣導航向的安裝平面的縱軸線，所述慣導坐標系的Z軸垂直于平面且指向天頂，并與X軸和Y軸構成右手坐標系；
9.根據權利要求8所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述轉換方位角的計算公式為：
10.根據權利要求9所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述利用所述方位誤差角和所述俯仰誤差角對所述光電載荷的所述框架角進行修正，完成標定操作的步驟包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述獲取某一地標在空間大地坐標系中的位置數據的步驟包括：利用高精度gps對所述地標進行測量，得到所述位置數據。
3.根據權利要求2所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述狀態參數包括所述初始方位角、所述初始俯仰角、慣導航向角，慣導姿態角和慣導位置數據；
4.根據權利要求3所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述結合所述狀態參數，將所述地標的所述位置數據依次進行多個坐標系的轉換，并進行相應地計算，得到所述光電載荷的所述框架角的轉換方位角和轉換俯仰角的步驟包括：
5.根據權利要求4所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述空間大地坐標系的經度是空間點與參考橢球的自轉軸所在面與所述參考橢球的起始子午面的夾角，所述空間大地坐標系的緯度是空間點與參考橢球面的法線與赤道面的夾角，所述空間大地坐標系的高度是空間點沿所述參考橢球的法線方向到所述參考橢球面的距離；所述地標在所述空間大地坐標系中的所述位置數據為(ld,bd,hd)t，其中，t表示矩陣的轉置；
6.根據權利要求5所述基于地標的慣導和光電載荷之間安裝誤差的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈兆輝，劉召慶，馮魯，朱鐳，解堯，金明鑫，李志宇，馮穎，李潔，張蘭蘭，
申請(專利權)人：西安應用光學研究所，
類型：發明
國別省市：
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