下面是小编为大家整理的一种舰炮差分校准装置设计（范文推荐）,供大家参考。
一种舰炮差分校准装置设计
随着舰炮武器系统的发展，舰炮武器系统的作战能力已从打击水面目标发展到抗击飞机、反舰导弹等空中目标，对舰炮武器系统的精度要求越来越高。要确保舰炮武器系统能够满足射击精度要求，就要对舰炮武器系统进行系统联调，其中最重要的是轴线一致性校准。轴线一致性校准的目的是使舰炮武器系统的搜索雷达探测轴线、跟踪雷达跟踪轴线、光电跟踪仪跟踪轴线、舰炮炮管发射轴线与舰艏艉线平行。目前轴线一致性校准的主要方法是瞄星法：利用相距较近的两条线在无穷远处相交则认为这两条线平行的原理，通过在舰艏艉线上架设大地经纬仪作为基准轴线，让大地经纬仪和舰炮武器系统的某个装备同时瞄准同一颗星星，计算此时大地经纬仪和该装备的方位角和高低角的偏差，来判断该装备的方位轴线是否与舰艏艉线平行、高低轴线零位是否是水平零位。瞄星法要求舰艇处于静水或船坞中、舰体基本保持水平，否则难于正确架设大地经纬仪，也无法保证基准设备和被校装备同时瞄准星星，因此对环境条件要求较苛刻。本文拟提供一种舰炮差分校准装置的设计，取代普通的大地经纬仪，实现在非静水、装载平衡要求不高的条件下快速进行舰炮武器系统轴线一致性校准。
1 系统组成 本校准装置由自调平平台、基准组件、炮瞄镜组件、基准水平测量器、角度摄像机、便携式加固计算机、电缆等组成。由于搜索雷达、跟踪雷达、光电跟踪仪的轴线上都有摄像设备，只需要找到接口把图像传过来就行，因此本文只对炮的瞄星进行阐述。
自调平平台用于安装基准组件，可自动调整基准组件的安装面倾角，使基准组件的旋转平面与基准水平测量器测量的平面平行。
基准组件用于提供基准轴线，并拍摄轴线上观察的图像，提供基准轴线的方位角、高低角的角度数据。
炮瞄镜组件用于拍摄炮管轴线上观察的图像。
角度摄像机用于拍摄火控设备显示的炮管的方位角、高低角。
便携式加固计算机用于显示基准组件、炮瞄镜组件拍摄的图像，接收基准组件的角度数据，接收角度摄像机的图像并通过图像处理得到炮的角度数据，经过图像处理和计算，得出炮的方位轴线与舰艏艉线的偏差、高低轴线零位与水平零位的偏差。
2 工作原理 2.1 自调平平台 要进行轴线一致性校准，首先要使校准装置的轴线旋转平面与被校装备的轴线旋转平面平行。当舰艇不处于静水且装载不均衡时，被校装备的轴线旋转平面通常不在水平状态，因此无法通过常用的调节水平的方法来使校准装置的轴线旋转平面与被校装备平行。
本校准装置采用差分水平测量加自动调整的方法来使校准装置的轴线旋转平面与被校装置平行。在进行轴线一致性校准前，舰炮武器系统各个装备的轴线旋转平面已经与舰艇基准平台平行。将基准水平测量器放置在舰艇基准平台上，它的双轴水平传感器就能够实时感知舰艇基准平台相对于水平面的纵向倾角 W1 和横向倾角 Q1。校准装置的自调平平台架设在舰艏艉线上并对准舰艏艉线，它的双轴水平传感器也能实时感知自调平平台相对于水平面的纵向倾角 W2 和横向倾角 Q2。当校准装置的自调平平台不动时，虽然因为舰艇摇晃，W1、W2、Q1、Q2 在不断变化，但 W1 和 W2 之间的误差 A、Q1 和 Q2 之间的误差 B 保持不变。自调平平台内的单片机可以实时计算出误差值 A、B，并以此误差值驱
动自调平平台内对应调整螺栓的驱动电机，调整自调平平台的倾角，使 A、B 逐渐减小，并最终等于 0，从而使自调平平台与舰艇基准平台平行。这样，校准装置的轴线旋转平面就与被校装备的轴线旋转平面平行。
2.2 轴线校准 自调平平台调平后，將架设在其上的基准组件对准舰艏的舰艏艉线标志，并将旋转角置零，此时基准组件的方位瞄准线的零位就为舰艏艉线的零位。当自调平平台与被校装备的轴线旋转平面平行后，基准组件的高低瞄准线的零位就为水平零位。
将炮瞄镜组件插进炮管，此时炮瞄镜组件的瞄准线与炮管的瞄准线重合。
当基准组件和炮瞄镜组件同时瞄准同一颗星星时，它们的实时图像传送到计算机，计算机能够截取某一时刻以该星星为参照物的图像，通过图像处理，可以得到两个图像中瞄准点中心与星星的偏差，这个偏差经过换算，可以得出两个组件所代表的瞄准线与瞄准星星的角度偏差，把角度偏差加上此时各自的方位角、高低角，对比就可测出炮管的瞄准线与舰艏艉线的偏差。
3 具体设计 3.1 基准水平测量器 基准水平测量器就是一个高精度的动态双轴水平传感器，在其上设置 X 轴、Y 轴标志，放置在基准平台上时 Y 轴与舰艏艉线平行。
3.2 自调平平台 自调平平台由上底板、下底板、调节支脚 1、调节支脚 2、固定支脚、单片机、双轴倾角传感器、外壳及接口、三角架等组成。其中下底板与三角架连接，上底板用于安装基准组件；可调节支脚 1 和可调节支脚 2 内的驱动电机，受单片机控制，可上下调节高度，并与固定支脚共同支撑上底板；双轴倾角传感器可感应上底板的水平状态，并将信息传递给单片机；单片机根据便携式加固计算机的控制信号启动自调平程序，可设置成差分调平模式（自身的倾角数据与接收的倾角数据对比进行调平），也可设置成水平调平模式（仅依据自身的倾角数据进行调平）；与基准水平测量器接口用于接收基准水平测量器送出的倾角信号，与便携式加固计算机接口用于将自调平平台的倾角状态信息，基准组件的图像信号和方位角、高低角数据传送给便携式加固计算机，并接收便携式加固计算机发出的控制信号。三角架用于固定基准组件，固定螺母设计为中空，以便于基准组件的舰艏艉线定位光线通过。
3.3 基准组件 基准组件安装在自调平平台上底板上。选用具有实时发送望远镜方位角、高低角数据，能够设置方位角零位等功能的数字式大地经纬仪，并在其上加装 CCD 摄像机拍摄望远镜瞄准的图像，并通过电缆将图像和望远镜的方位角、高低角数据传递给计算机。设置标识自调平平台双轴传感器 Y 轴的标志，用处于此位置时的大地经纬仪望远镜瞄准舰艏艉线帮助自调平平台的双轴传感器 Y 轴与舰艏艉线平行。
3.4 炮瞄镜组件 炮瞄镜组件插在炮管上，包括望远镜、CCD 摄像机、插杆等。望远镜、CCD 摄像机、插杆的轴线重合。炮管匹配部件安装在插杆的安装座上，不同口径的炮管选择不同大小的炮管匹配部件。
3.5 炮方位角高低角摄像机 为了实现同一时刻方位角、高低角的对比，需要实时获得基准组件和炮的方位角、高低角数据。基准组件的方位角、高低角由其内置的数字式大地经纬仪送出。由于目前图像识别技术已相当成熟，从通用性和不改动装备考虑，采用摄像机直接拍摄火控设备上显示的角度数据，传给便携式加固计算机进行图像处理得出炮的方位角、高低角数据的方式。
3.6 便携式加固计算机
便携式加固计算机包含 3 路视频采集电路。其中 2 路视频输入电路的视频信号与电子分划信号混合后送视频采集电路，另一路则直接送视频采集电路。电子分划生成电路的功能是产生电子分划信号，位置修正电路的功能是调整电子分划在视场中的位置。视频混合电路的功能是将输入视频信号和经过位置修正的电子分划视频信号进行叠加形成混合视频信号。视频采集电路将视频信号转换成数字信号送 CPU 处理。
便携式加固计算机采用 windows 操作系统，应用软件包括显示模块、图像采集驱动模块、图像处理模块、标校模块、数据存贮模块等。
显示模块将经过混频的 2 路视频图像、炮和基准组件的方位角高低角数据、自调平平台的水平状态、测量结果等分别显示在屏幕上，供操作手可以实时观察。图像采集驱动模块用于实现视频采集电路与操作系统的连接。图像处理模块用于处理某一时刻截取的 2 路视频图像，获得 2 个图像内的星体位置与十字分划线原点的偏差；同时进行图像识别，获得火控设备图像中的炮的角度数据。标校模块用于发出控制命令，实现图像截取、数据计算等。数据存贮和复现模块可以记录每次标校的相关数据。
