1、簡(jiǎn)介

    對(duì)于光纖陀螺系統(tǒng)(AHRS、INS等)等高精度定向系統(tǒng)，除了在轉(zhuǎn)臺(tái)上檢驗(yàn)其精度之外，還需要在真實(shí)運(yùn)載體上檢測(cè)其精度。以車輛導(dǎo)航為例，檢測(cè)光纖羅經(jīng)/AHRS航向精度可以使用porro棱鏡、經(jīng)緯儀、地面航向基準(zhǔn)配合實(shí)現(xiàn)。

2、羅經(jīng)航向光學(xué)測(cè)量原理

2.1、航向測(cè)量各個(gè)部分介紹

2.1.1、porro棱鏡

    porro棱鏡一般翻譯為保羅棱鏡或是波羅棱鏡，“保羅棱鏡(Porro Prism)以意大利發(fā)明者的光學(xué)工程師伊納濟(jì)歐保羅（Ignazio Porro）來命名。 保羅棱鏡是由玻璃塊塑造成的等腰直角三棱鏡，末端平面對(duì)著直角。在使用上，光線由三棱鏡中最大的長方形面進(jìn)入，經(jīng)過斜面的兩次全反射，再穿透原來的入射平面射出。因?yàn)楣饩€只是以正常的狀態(tài)進(jìn)出，三棱鏡并未發(fā)生色散的作用。但是經(jīng)過保羅棱鏡的影像會(huì)被翻轉(zhuǎn)180°，并且會(huì)向原來進(jìn)入的方向行進(jìn)，也就是行進(jìn)的方向也改變了180°。”[1]。

                                                                                                                                                                                                          圖1、波羅棱鏡原理

2.1.2、經(jīng)緯儀

    經(jīng)緯儀廣泛用于高精度角度測(cè)量和定向準(zhǔn)直測(cè)量。

                      圖2、經(jīng)緯儀       

2.1.3、地面航向基準(zhǔn)

    地面航向基準(zhǔn)可以是地面校準(zhǔn)好的平面鏡或是地面桿形標(biāo)志。通過天文定向等手段給地面標(biāo)志物的航向測(cè)繪出，精度可達(dá)2～30''，根據(jù)天文定向復(fù)雜度來定。以此作為基準(zhǔn)源來評(píng)價(jià)光纖陀螺羅經(jīng)等產(chǎn)品。

2.2、光纖陀螺羅經(jīng)航向安裝誤差測(cè)量過程

                                                                                                                                               圖3、波羅棱鏡     

                在光學(xué)陀螺羅經(jīng)和一個(gè)波羅棱鏡共同安裝在一個(gè)研磨的平板上，由于安裝誤差，波羅棱鏡跟光學(xué)陀螺羅經(jīng)存在安裝誤差角，需要測(cè)量校準(zhǔn) ;一般采用系統(tǒng)多次對(duì)準(zhǔn)結(jié)果與基準(zhǔn)鏡面引出的航向求差的方式來測(cè)量誤差角。

                                                                                                                                圖4、安裝誤差測(cè)量     

            具體操作是使用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)平面鏡，確保垂直，把鏡子的航向裝訂到經(jīng)緯儀中(注意垂直關(guān)系)，然后使用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)羅經(jīng)邊上的波羅棱鏡，得到波羅棱鏡的航向AngMirr,再多次測(cè)量羅經(jīng)的航向去掉野值取平均，得到統(tǒng)計(jì)上可靠的航向AngCPS。這兩個(gè)角度的差值就是安裝誤差角。

            對(duì)于只關(guān)注航向保持的應(yīng)用，可以不標(biāo)安裝誤差角，也可以得到航向保持?jǐn)?shù)據(jù)。

3、光纖陀螺羅經(jīng)航向保持測(cè)量過程

     對(duì)于車輛來說:

    1)出發(fā)時(shí)先進(jìn)行羅經(jīng)初始對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)結(jié)束后進(jìn)入航向保持(導(dǎo)航)狀態(tài)，得到可以移動(dòng)的羅經(jīng)航向;

    2)在基準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)架好經(jīng)緯儀，裝訂好基準(zhǔn)鏡/桿的角度并鎖定，瞄準(zhǔn)鏡子/桿，解鎖經(jīng)緯儀，這一步就把基準(zhǔn)航向引入經(jīng)緯儀了;

    3)移動(dòng)車輛，確保經(jīng)緯儀可以瞄準(zhǔn)羅經(jīng)旁邊的波羅棱鏡，把波羅棱鏡調(diào)平，微調(diào)經(jīng)緯儀方位到看到鏡頭倒影(激光紅點(diǎn)倒置)，如果只微調(diào)經(jīng)緯儀一直看不到，可以移動(dòng)車輛再次調(diào)平波羅棱鏡。

    4）記錄下波羅棱鏡航向讀數(shù)， 減去安裝誤差角，即可得到羅經(jīng)的航向真值，再與羅經(jīng)算法輸出的航向比較就可得到羅經(jīng)的航向誤差數(shù)據(jù)。

                                                                                                                                 圖5、航向誤差測(cè)量  

    5）跑車結(jié)束，停車時(shí)，重復(fù)上述測(cè)量，可以得到結(jié)束時(shí)刻的航向，包括航向保持?jǐn)?shù)據(jù)。   

    對(duì)于只關(guān)注航向保持的應(yīng)用，可以不標(biāo)安裝誤差角，也可以得到航向保持?jǐn)?shù)據(jù)。

[1]：https://baike.baidu.com/item/保羅棱鏡/4404112?fr=ge_ala