炮兵陀螺经纬仪自动测量方式的设计与实现

摘要

由于定向精度高、不受气候条件限制、在任何时间和地点都可以实施全天候自主寻找真北方向测量，炮兵陀螺经纬仪成为炮兵测地保障中用以确定方位的主要仪器之一。目前装备的炮兵陀螺经纬仪在寻找真北方向时通常采用人工测量，自动化程度低，已无法满足现代炮兵作战的要求。为适应信息化条件下炮兵作战的要求，结合现代传感技术、现代数字信号处理技术及自动控制技术，以现行装备的炮兵陀螺经纬仪为基础，探索与实现炮兵陀螺经纬仪测量方式的数字化及自动化很有必要。
　　本文首先分析了陀螺寻找真北方向技术在国内、外发展概况，研究了炮兵陀螺经纬仪的工作原理及其测量方式。通过与利用磁针寻找真北方向、利用天文测量确定方位等方法的对比分析，利用具有惯性特性的陀螺仪寻找方位，其特点显著：不受气候条件、观测时间和测量地点的限制，完全可以实现全天候、自主寻找真北方向测量作业，且测量时间短、操作简便、定向精度高，从而满足野外机动及全天候测量工作的使用需要，并广泛应用于各个方面，使得陀螺寻找真北方向技术得到快速发展。国内陀螺经纬仪基本上都处在半自动化水平，关键步骤需要手工干预。而由于炮兵装备技术的发展，大大提高了炮兵火力的反应速度，使得作为炮兵射击指挥基础工作的测地保障面临着严峻的挑战，不能适应未来战争快速、全天候伴随保障的要求。关键原因是快速获取精确方位的问题一直没有解决。该课题的研究直接针对已列装的炮兵陀螺经纬仪，改进其不足，研究探讨炮兵陀螺经纬仪自动测量的数字化等技术，以实现炮兵陀螺经纬仪定向测量的自动化，将会直接指导部队的训练。满足炮兵作战快反的需要是本文研究的主要目的。
　　本文立足现有装备，对经纬仪实装进行改造，在高低装置和方向装置上装设数字传感器，改进炮兵陀螺经纬仪原有的主要的光路系统，实现了陀螺仪与经纬仪光标信号的采集，构建了炮兵陀螺经纬仪运动信号的数据采集和信号处理系统。根据炮兵侦测保障的特点和要求，提出了利用磁针快速确定粗北方向的方法，可作为实用的辅助方法，更适合部队实际。本文研究分析炮兵陀螺经纬仪的寻找真北方向原理的基础上，设计了陀螺仪数字化测量系统，实现了炮兵陀螺经纬仪数字化，其方案满足自动化测量作业的要求。

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第一章 绪 论

1.1 研究的背景和意义

1.2 寻北技术概述

1.3 陀螺寻北技术在国内、外发展的概况

1.4 本文研究的主要工作和内容

第二章 炮兵陀螺经纬仪概述

2.1 常用的获取方位方法的局限性

2.2 特点

2.3 炮兵陀螺经纬仪在测地保障中的作用

第三章 炮兵陀螺经纬仪定向原理分析

3.1 陀螺仪的基本特性

3.2 测量真北原理

3.3 工作原理

3.4 炮兵陀螺经纬仪的光路系统分析

第四章 炮兵陀螺经纬仪数字化改造设计

4.1 观测方法

4.2 观测数据处理

4.3 数字化设计

4.4 总体设计

4.5 实验测试

第五章 结论

致谢

参考文献