專利名稱：一種快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種瞄準技術，特別是一種解決基于捷聯慣組的運載火箭初始方位快速確定問題的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法和裝置。
背景技術：
現役運載火箭(例如CZ-2F、CZ-3A系列)的發射臺可以旋轉，同時采用慣性平臺進行導航，慣性平臺加電后可精確調平。地面瞄準采取遠距離斜瞄方法，就是在距離火箭大約130m的地面瞄準間內，建設兩個瞄準點Pl和P2，瞄準點上分別架設主、副兩套地面瞄準設備(在導軌上架設瞄準儀)，在基準點P3和檢查點P4上架設標桿儀，發射點P4為箭上棱鏡所在位置，瞄準配置點布置圖見圖1。圖1中所述各配置點可精密測得，即瞄準點在瞄準前為已知點。火箭控制系統大多采用捷聯慣性測量組合(簡稱捷聯慣組)的制導方式，發射臺和箭上棱鏡都不能旋轉，箭上棱鏡初始方位偏差(范圍約±2° )不能通過轉動發射臺或旋轉發射平臺進行調整，只能在棱鏡初始方位偏差覆蓋的區域內，通過瞄準設備對箭上棱鏡進行主動搜索和捕獲。同時，箭上采用捷聯慣組初始定向方式，即慣組棱鏡與箭體剛性固聯，棱鏡不能回轉和調平。在瞄準過程中，箭體隨風擺的運動及日照、加注等造成的變形，將I: I傳遞給慣組棱鏡，造成慣組棱鏡方位角變化。若方位變化較大，超出導軌工作范圍，需要搬動導軌，在瞄準基線上重新選擇導軌架設的中心位置。由于現役運載火箭的瞄準點事先由地面測量精密測得，而運載火箭所用瞄準點在瞄準前為未知項，需要瞄準設備在限定區域內主動搜索和捕獲。因此，瞄準設備初始架設時，需要在棱鏡初始方位偏差覆蓋的區域內選擇合適的瞄準點。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種解決如何在棱鏡初始方位偏差覆蓋的區域內選擇合適的瞄準點問題的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法和裝置。為了實現上述目的，本發明提供了一種快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，用于確定火箭棱鏡初始方位及瞄準設備的瞄準點，其中，包括如下步驟:a、設置光學望遠鏡步驟，在預先設定的目標體放置區域內設置光學望遠鏡并選擇合適的目標體；b、目標體瞄準步驟，在目標體放置區域內移動所述目標體并通過所述光學望遠鏡瞄準所述目標體上預先標定的特征符號；C、確定初始方位及瞄準點步驟，記錄所述光學望遠鏡瞄準所述特征符號時所述目標體位置的垂直投影點，并根據所述垂直投影點、所述光學望遠鏡的中心位置垂直投影點確定所述貓準點及所述初始方位。上述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其中，所述步驟C中，所述垂直投影點與所述中心位置垂直投影點連線的中點為所述瞄準點，所述中點與所述火箭棱鏡中心的連線為所述火箭棱鏡初始方位。上述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其中，所述目標體為彩旗、熒光棒或熒光燈。上述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其中，所述特征符號為設置在所述目標體上的標記點或標記線。上述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其中，在步驟C中，當所述的特征符號與所述光學望遠鏡的分劃板重合時記錄所述目標體位置的垂直投影點。上述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其中，所述火箭棱鏡為直角棱鏡。為了更好地實現上述目的，本發明還提供了一種快速捕捉火箭棱鏡初始方位的裝置，用于確定火箭棱鏡初始方位及瞄準設備的瞄準點，其中，包括光學望遠鏡、目標體和記錄標定機構，所述光學望遠鏡與所述目標體均與所述記錄標定機構連接，所述目標體上設置有特征符號且所述目標體可在所述記錄標定機構限定的區域內移動，所述記錄標定機構用于記錄所述光學望遠鏡瞄準所述特征符號時所述目標體位置的垂直投影點，并標定所述垂直投影點、所述光學望遠鏡的中心位置垂直投影點以確定所述瞄準點及所述初始方位。上述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的裝置，其中，所述目標體為彩旗、熒光棒或熒光燈。上述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的裝置，其中，所述特征符號為設置在所述目標體上的標記點或標記線。上述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的裝置，其中，所述光學望遠鏡包括物鏡、分劃板、調焦鏡和目鏡，當所述的特征符號與所述分劃板重合時，所述記錄標定機構記錄所述目標體位置的垂直投影點。本發明的技術效果在于:該方法和裝置能在棱鏡初始方位偏差覆蓋的區域內選擇合適的瞄準點，具有安全性、快速性、準確性及通用性。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1為運載火箭瞄準配置點布置圖；圖2為本發明的方法流程圖；圖3為本發明一實施例的方法流程示意圖；圖4為本發明的裝置示意圖；圖5為本發明一實施例的目標體結構示意圖。其中，附圖標記I慣組棱鏡2光學望遠鏡3目標體4記錄標定機構A、B目標體放置區域臨界點C中心位置垂直投影點D CE連線的中點
E垂直投影點P。發射臺配置點P1Ifl激光瞄準儀配置點(后臺)P22#激光瞄準儀配置點(前臺)P3檢查標桿儀配置點P4基準標桿儀配置點N天文真北αΝ(ι射擊方向天文方位角
α Ν3檢查方向天文方位角α Ν4基準方向天文方位角Y 4(| (或 Y 3(|)激光瞄準儀射向裝訂角(Y40 = a N4- α no ； Y so = aBcTa m)a、b、c 步驟
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述:參見圖1 圖3， 圖1為運載火箭瞄準配置點布置圖，圖2為本發明的方法流程圖，圖3為本發明一實施例的方法流程示意圖。本發明的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，用于確定火箭棱鏡初始方位及瞄準設備的瞄準點，包括如下步驟:a、設置光學望遠鏡步驟，在預先設定的目標體放置區域內設置光學望遠鏡并選擇合適的目標體；b、目標體瞄準步驟，在目標體放置區域內移動所述目標體并通過所述光學望遠鏡瞄準所述目標體上預先標定的特征符號；C、確定初始方位及瞄準點步驟，記錄所述光學望遠鏡瞄準所述特征符號時所述目標體位置的垂直投影點，并根據所述垂直投影點、所述光學望遠鏡的中心位置垂直投影點確定所述貓準點及所述初始方位。其中，所述步驟C中，所述垂直投影點與所述中心位置垂直投影點連線的中點為所述瞄準點，所述中點與所述火箭棱鏡中心的連線為所述火箭棱鏡初始方位。并且優選當所述的特征符號與所述光學望遠鏡的分劃板重合時記錄所述目標體位置的垂直投影點。其中，預先確定目標體放置區域，參見圖1及圖4，圖1中，Ptl為發射臺配置點，P1為1#激光瞄準儀配置點(后臺)，P2為2#激光瞄準儀配置點(前臺)，P3為檢查標桿儀配置點，P4為基準標桿儀配置點，N為天文真北，α N(l為射擊方向天文方位角，αΝ3為檢查方向天文方位角，α Ν4為基準方向天文方位角，γ4(ι(或γ3(ι)為激光瞄準儀射向裝訂角(Y4tl =α Ν4~ α NO ； Y 30 = α 1 Γ α m)。圖4中，OF為棱鏡法線理論方向，角α ( Ζ: Α0Β)為棱鏡法線初始方位大致偏差，主要由慣組棱鏡I安裝誤差等引起，為已知角，其角度(ZAOB)覆蓋的扇形區域即為目標體3的放置區域。為提高準確性及快速性，放置的最佳區域位于Z AOB與直線AB的交線上，線段AB的計算公式:AB = 2L.tan ( α/2)..............................(I)其中，L—瞄準距離，即慣組棱鏡I (O點)到瞄準標尺(AB)的垂直距離；α——棱鏡法線初始方位，為已知角。
直角棱鏡作為慣組棱鏡I用得較多，光束進入直角棱鏡后經過兩次反射，入射光與出射光投影到棱鏡主截面上其方向相差180°。圖4中，在O點架設的直角棱鏡，安裝時其法線偏離理論方向(0F方向)的誤差不能超過角α ;棱鏡寬度方向上的棱線(即直角棱線)應水平。本發明中確定目標體3最重要的特征為醒目，可以是顏色鮮艷的某物體，或者是可以發光的物體。一般白天雜光大，可先選用面積較大的物體，比如彩色特別是紅色的旗子等，以縮小搜尋范圍，然后再在鎖定的小范圍內進一步確定圖4中的E點。夜晚優選采用可以發光的物體，比如熒光棒、熒光燈等。同時，可以在目標體3上設計標記點或標記線等特征符號(如圖5)。圖5中，LMNO為垂直放置的目標體3，其特征符號在垂直方向上(0L方向)應一致，在水平方向上(LM方向)不一致，以將方位(線段AB)細分為若干個小段，以便于精確確定圖4中的E點。參見圖4，圖4為本發明的裝置示意圖。本發明的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的裝置，用于確定火箭棱鏡初始方位及瞄準設備的瞄準點，包括光學望遠鏡2、目標體3和記錄標定機構4，所述光學望遠鏡2與所述目標體3均與所述記錄標定機構4連接，所述目標體3上設置有特征符號且所述目標體3可在所述記錄標定機構4限定的區域內移動，所述記錄標定機構4用于記錄所述光學望遠鏡2瞄準所述特征符號時所述目標體3位置的垂直投影點Ε，并標定所述垂直投影點Ε、所述光學望遠鏡2的中心位置垂直投影點C以確定所述瞄準點及所述初始方位。本實施例中，所述目標體3可為彩旗、熒光棒或熒光燈，也可為如圖5所示的結構,在所述目標體3上的標記點或標記線作為特征符號。在目標體放置區域內設置的光學望遠鏡2用于瞄準目標，本實施例中，光學望遠鏡2包括物鏡、十字絲分劃板、調焦鏡及目鏡，因光學望遠鏡2的組成、結構及功用等均為較成熟的現有技術，故在此不作贅述。當所述的特征符號與所述分劃板重合時，所述記錄標定機構4記錄所述目標體3位置的垂直投影點。工作時，在慣組棱鏡I的法線初始方位偏差覆蓋的扇形區域(Z Α0Β)內，放置醒目目標體3 ;利用光學望遠鏡2瞄準慣組棱鏡I并調焦至合適位置；在扇形區域(Z Α0Β)內緩慢移動目標體3，當通過光學望遠鏡2在慣組棱鏡I中觀察到目標體3時，繼續緩慢移動目標體3，直至目標體3上某個特征點與光學望遠鏡2的分劃板重合。通過記錄標定機構4記錄目標體3上相應特征點在地面的垂直投影位置點即垂直投影點Ε，記錄此位置與光學望遠鏡2的中心在地面上垂直投影位置點即中心位置垂直投影點C點，連接EC并確定該連線的中點D點，中點D與慣組棱鏡I中心的連線OD就是火箭棱鏡初始方位。當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，用于確定火箭棱鏡初始方位及瞄準設備的瞄準點，其特征在于，包括如下步驟: a、設置光學望遠鏡步驟，在預先設定的目標體放置區域內設置光學望遠鏡并選擇合適的目標體； b、目標體瞄準步驟，在目標體放置區域內移動所述目標體并通過所述光學望遠鏡瞄準所述目標體上預先標定的特征符號； C、確定初始方位及瞄準點步驟，記錄所述光學望遠鏡瞄準所述特征符號時所述目標體位置的垂直投影點，并根據所述垂直投影點、所述光學望遠鏡的中心位置垂直投影點確定所述貓準點及所述初始方位。
2.按權利要求1所述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其特征在于，所述步驟C中，所述垂直投影點與所述中心位置垂直投影點連線的中點為所述瞄準點，所述中點與所述火箭棱鏡中心的連線為所述火箭棱鏡初始方位。
3.按權利要求1或2所述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其特征在于，所述目標體為彩旗、熒光棒或熒光燈。
4.按權利要求1或2所述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其特征在于，所述特征符號為設置在所述目標體上的標記點或標記線。
5.按權利要求1或2所述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其特征在于，在步驟C中，當所述的特征符號與所述光學望遠鏡的分劃板重合時記錄所述目標體位置的垂直投影點。
6.按權利要求1或2所述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法，其特征在于，所述火箭棱鏡為直角棱鏡。
7.一種快速捕捉火箭棱鏡初始方位的裝置，用于確定火箭棱鏡初始方位及瞄準設備的瞄準點，其特征在于，包括光學望遠鏡、目標體和記錄標定機構，所述光學望遠鏡與所述目標體均與所述記錄標定機構連接，所述目標體上設置有特征符號且所述目標體可在所述記錄標定機構限定的區域內移動，所述記錄標定機構用于記錄所述光學望遠鏡瞄準所述特征符號時所述目標體位置的垂直投影點，并標定所述垂直投影點、所述光學望遠鏡的中心位置垂直投影點以確定所述瞄準點及所述初始方位。
8.按權利要求7所述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的裝置，其特征在于，所述目標體為彩旗、熒光棒或熒光燈。
9.按權利要求7或8所述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的裝置，其特征在于，所述特征符號為設置在所述目標體上的標記點或標記線。
10.按權利要求7或8所述的快速捕捉火箭棱鏡初始方位的裝置，其特征在于，所述光學望遠鏡包括物鏡、分劃板、調焦鏡和目鏡，當所述的特征符號與所述分劃板重合時，所述記錄標定機構記錄所述目標體位置的垂直投影點。
全文摘要
一種快速捕捉火箭棱鏡初始方位的方法和裝置，用于確定火箭棱鏡初始方位及瞄準設備的瞄準點，該方法包括設置光學望遠鏡步驟、目標體瞄準步驟和確定初始方位及瞄準點步驟。該裝置包括光學望遠鏡、目標體和記錄標定機構，所述光學望遠鏡與所述目標體分別與所述記錄標定機構連接，所述目標體上設置有特征符號且所述目標體可在所述記錄標定機構限定的區域內移動，所述記錄標定機構用于記錄所述光學望遠鏡瞄準所述特征符號時所述目標體位置的垂直投影點，并標定所述垂直投影點、所述光學望遠鏡的中心位置垂直投影點以確定所述瞄準點及所述初始方位。
文檔編號G01M11/02GK103090843SQ20111034057
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月1日 優先權日2011年11月1日
發明者宋小艷, 賀長水, 丁爽, 高明杰, 張潮, 任建國, 陳為 申請人:北京航天發射技術研究所, 中國運載火箭技術研究院