一种舰船设备位姿测量方法及装置与流程

1.本发明涉及方位测量技术领域，具体涉及一种舰船设备位姿测量方法及装置。


背景技术：

2.导弹垂直发射装置作为水面舰船的重要设备，已普遍列装海军水面作战舰艇，导弹垂直发射装置的导轨具有对导弹运动进行引导的作用，其位姿变化决定了导弹发射的精度，目前导弹垂直发射装置的导轨垂直精度和方位精度的测量时机均是在船坞内静态测量，测量方式是以舰船平面(船体基准面)为基准平面，以舰船艉线方位为基准方向，测量导轨相对于舰船平面在舰船艉线和垂直舰船艉线方向上的偏差，现有测量设备的基准是大地水平面，在舰船处于静态时，舰船平面与大地水平面基本平行，因此，通过测量设备以大地水平面为基准测量出的位姿可等效于以舰船平面为基准的位姿。但舰船在航行状态下，导弹垂直发射装置的位姿由于脱离了地表稳态环境，当前的测量设备无法保持与舰船平面平行，在无水平基准的情况下无法完成发射装置的导轨位姿测量，且在航行状态下舰船可能会受力发生变形，使得发射装置与船体坐标系的方位和姿态发生变化，从而降低武器打击精度。因此，解决动态航行状态下的舰船设备的位姿测量问题迫在眉睫。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种舰船设备位姿测量方法，以解决目前的测量方法不能适用于动态测量的问题；本发明的目的在于提供一种舰船设备位姿测量装置，以解决目前的测量装置不能适用于动态测量的问题。
4.本发明的舰船设备位姿测量方法的技术方案是：
5.一种舰船设备位姿测量方法，包括：在与舰船设备固定的测量模块安装平台上选取一平面，以该平面作为测量模块安装平台上的位置测量模块和角度测量模块的基准面，通过位置测量模块测量出舰船设备以该基准面为基准的位姿数据，角度测量模块测量出该基准面相对于舰船平面的倾斜角，通过坐标转换关系将位置测量模块测量的数据转换到以舰船平面为基准的数据。
6.有益效果：利用测量模块安装平台确保了位置测量模块的基准面和角度测量模块的基准面在同一平面上，位置测量模块与角度测量模块相配合，角度测量模块可以测量在动态状态下的基准面相对舰船平面的倾斜角，从而可以通过坐标转换关系将位置测量模块测量的以基准面为基准的数据转换到以舰船平面为基准的数据，进而实现动态状态下的舰船设备的位姿测量。
7.进一步地，舰船设备为导轨，通过测量模块安装平台上的激光模块测量导轨的直线度，利用位置测量模块、角度测量模块、激光模块三者的测量数据解算导轨的位姿。
8.有益效果：通过激光模块辅助测量，能够提高导轨位姿的测量精度。
9.进一步地，将位置测量模块、角度测量模块、激光模块三者的测量数据传输到处理模块，由处理模块的测量软件解算导轨的位姿。
10.有益效果：利用测量软件解算位姿信息，有利于提高测量效率。
11.本发明的舰船设备位姿测量装置的技术方案是：
12.一种舰船设备位姿测量装置，包括测量设备，测量设备包括位置测量模块和角度测量模块，测量设备安装在安装平台上，安装平台上设有与舰船设备固定的固定结构，安装平台上设有测量平面，测量平面为位置测量模块和角度测量模块的基准面，位置测量模块用于测量出舰船设备以基准面为基准的位姿数据，角度测量模块用于测量出基准面相对于舰船平面的倾斜角，以通过坐标转换关系将位置测量模块测量的数据转换到以舰船平面为基准的数据。
13.有益效果：利用测量模块安装平台确保了位置测量模块的基准面和角度测量模块的基准面在同一平面上，位置测量模块与角度测量模块相配合，角度测量模块可以测量在动态状态下的基准面相对舰船平面的倾斜角，从而可以通过坐标转换关系将位置测量模块测量的以基准面为基准的数据转换到以舰船平面为基准的数据，进而实现动态状态下的舰船设备的位姿测量。
14.进一步地，测量设备配套有处理模块，处理模块用于接收位置测量模块、角度测量模块的数据并解算舰船设备的位姿。
15.有益效果：利用处理模块接收数据并解算位姿信息，有利于提高测量效率。
16.进一步地，安装平台包括顶座、底座以及顶座与底座之间的立柱。
17.有益效果：通过框架结构的安装平台，便于固定安装。
18.进一步地，位置测量模块、角度测量模块分别设置在顶座的上下两侧。
19.有益效果：节省空间，有利于减小安装平台的尺寸，方便布置。
20.进一步地，测量设备还包括激光模块，激光模块设置在顶座上，底座上设有用于避让激光模块发射的激光的通孔。
21.有益效果：将激光模块与位置测量模块、角度测量模块均固定在顶座上，有利于简化安装平台的结构，利用底座上的通孔保证激光模块发射的激光照射到被测量面上。
附图说明
22.图1为本发明的舰船设备位姿测量装置的实施例1中测量设备与安装平台的安装结构示意图；
23.图2为图1的背侧视角的结构示意图；
24.图3为本发明的舰船设备位姿测量装置的实施例1中测量流程示意图。
25.图中：1、位置测量模块；2、角度测量模块；3、激光模块；4、安装平台；5、避让通孔。
具体实施方式
26.本发明的舰船设备位姿测量装置的实施例1：
27.舰船设备位姿测量装置包括测量设备以及与测量设备配套的处理模块，如图1和2所示，测量设备包括位置测量模块1、角度测量模块2和激光模块3，测量设备安装在安装平台4上，位置测量模块1为激光跟踪仪，角度测量模块2为惯性测量组件，激光模块3为激光准直仪。本实施例中的舰船设备位姿测量装置用于导弹垂直发射装置的导轨的位姿测量，相应地，安装平台4与导弹垂直发射装置的导轨部分相匹配。
28.安装平台4包括顶座、底座以及顶座与底座之间的立柱，位置测量模块1、角度测量模块2分别设置在顶座的上下两侧且位于顶座的中心位置，激光模块3设置在顶座上，顶座的上侧设有固定杆，固定杆构成安装平台4上设有与舰船设备固定的固定结构，以使安装平台4与导弹垂直发射装置的导轨的固定基体相固定。导弹垂直发射装置的导轨竖直延伸，立柱与导轨的延伸方向一致，底座上设有用于避让激光模块3发射的激光的避让通孔5，保证激光模块3发射的激光照射到被测量面上。位置测量模块1、角度测量模块2、激光模块3及其使用方式为现有技术。
29.本实施例中，以位置测量模块1的底面，即安装平台4的顶座的用于安装位置测量模块1的安装平面，作为位置测量模块1的基准面进行测量，该安装平面也即构成位置测量模块1和角度测量模块2的基准面的测量平面，位置测量模块1的基准面和角度测量模块2的基准面在同一平面上，位置测量模块1用于测量导弹垂直发射装置的导轨的定位段特征点的x、y、z坐标，角度测量模块2用于测量出基准面相对于舰船平面的倾斜角，舰船平面也即船体基准面，测量出基准面相对于舰船平面的倾斜角也即得到安装平台4与船基准的偏差，以此能够确定坐标转换关系，通过坐标转换关系可将位置测量模块1测量的数据转换到以舰船平面为基准的数据，激光模块3用于测量导弹垂直发射装置的导轨的直线度，三种测量仪器通过控制器统一将数据传输到处理模块，由处理模块的电脑上的测量软件解算导弹垂直发射装置的导轨的位姿状态。
30.在进行测量时，其流程如图3所示，在将测量设备安装到安装平台上并将安装平台固定到导轨对应的位置，打开测量软件，位置测量模块、角度测量模块、激光模块测量到的数据由测量软件联合解算，得出导弹垂直发射装置导轨相对舰船平面的位置坐标和角度，进而得到导弹垂直发射装置的方位精度和垂直精度等位姿信息，有效解决了动态状态下的导弹垂直发射装置的导轨位姿测量技术问题，也可用于静止状态下导弹垂直发射装置导轨精度的测量，测量效率高，测量数据可以实现同步传输与解算，数据传输使用标准工业传输端口传输。
31.本发明中的舰船设备位姿测量装置的实施例2：
32.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中的测量设备包括位置测量模块、角度测量模块、激光模块。而本实施例中，不再设置激光模块，测量设备包括位置测量模块和角度测量模块。
33.本发明中的舰船设备位姿测量装置的实施例3：
34.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中的位置测量模块、角度测量模块分别设置在顶座的上下两侧。而本实施例中，位置测量模块、角度测量模块均设置在顶座的下侧。
35.本发明中的舰船设备位姿测量方法的实施例：
36.本实施例中，实施舰船设备位姿测量方法所用到的测量装置与上述舰船设备位姿测量装置的实施例1-3任一实施例中的舰船设备位姿测量装置相同，本实施例中的舰船设备位姿测量方法用于测量导弹垂直发射装置的导轨的位姿状态，舰船设备位姿测量方法包括：在与舰船设备固定的测量模块安装平台上选取一平面，该平面为测量平面，以该平面作为测量模块安装平台上的位置测量模块和角度测量模块的基准面，通过位置测量模块测量出舰船设备以该基准面为基准的位姿数据，角度测量模块测量出该基准面相对于舰船平面
的倾斜角，通过坐标转换关系将位置测量模块测量的数据转换到以舰船平面为基准的数据；通过测量模块安装平台上的激光模块测量导轨的直线度；将位置测量模块、角度测量模块、激光模块三者的测量数据传输到处理模块，由处理模块的测量软件解算导轨的方位精度和垂直精度等位姿信息。
37.最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种舰船设备位姿测量方法，其特征是，包括：在与舰船设备固定的测量模块安装平台上选取一平面，以该平面作为测量模块安装平台上的位置测量模块和角度测量模块的基准面，通过位置测量模块测量出舰船设备以该基准面为基准的位姿数据，角度测量模块测量出该基准面相对于舰船平面的倾斜角，通过坐标转换关系将位置测量模块测量的数据转换到以舰船平面为基准的数据。2.根据权利要求1所述的舰船设备位姿测量方法，其特征是，舰船设备为导轨，通过测量模块安装平台上的激光模块测量导轨的直线度，利用位置测量模块、角度测量模块、激光模块三者的测量数据解算导轨的位姿。3.根据权利要求2所述的舰船设备位姿测量方法，其特征是，将位置测量模块、角度测量模块、激光模块三者的测量数据传输到处理模块，由处理模块的测量软件解算导轨的位姿。4.一种舰船设备位姿测量装置，包括测量设备，其特征是，测量设备包括位置测量模块和角度测量模块，测量设备安装在安装平台上，安装平台上设有与舰船设备固定的固定结构，安装平台上设有测量平面，测量平面为位置测量模块和角度测量模块的基准面，位置测量模块用于测量出舰船设备以基准面为基准的位姿数据，角度测量模块用于测量出基准面相对于舰船平面的倾斜角，以通过坐标转换关系将位置测量模块测量的数据转换到以舰船平面为基准的数据。5.根据权利要求4所述的舰船设备位姿测量装置，其特征是，测量设备配套有处理模块，处理模块用于接收位置测量模块、角度测量模块的数据并解算舰船设备的位姿。6.根据权利要求4所述的舰船设备位姿测量装置，其特征是，安装平台包括顶座、底座以及顶座与底座之间的立柱。7.根据权利要求6所述的舰船设备位姿测量装置，其特征是，位置测量模块、角度测量模块分别设置在顶座的上下两侧。8.根据权利要求7所述的舰船设备位姿测量装置，其特征是，测量设备还包括激光模块，激光模块设置在顶座上，底座上设有用于避让激光模块发射的激光的通孔。

技术总结
本发明涉及方位测量技术领域，具体涉及一种舰船设备位姿测量方法及装置,舰船设备位姿测量装置包括测量设备，测量设备包括位置测量模块和角度测量模块，测量设备安装在安装平台上，安装平台上设有与舰船设备固定的固定结构，安装平台上设有测量平面，测量平面为位置测量模块和角度测量模块的基准面，位置测量模块用于测量出舰船设备以基准面为基准的位姿数据，角度测量模块用于测量出基准面相对于舰船平面的倾斜角，以通过坐标转换关系将位置测量模块测量的数据转换到以舰船平面为基准的数据,实现动态状态下的舰船设备的位姿测量。数据,实现动态状态下的舰船设备的位姿测量。数据,实现动态状态下的舰船设备的位姿测量。


技术研发人员：陈延伟 刘俊州 何朝勋 雷晓波 唐峥
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一三研究所
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/8/21