1快速方位传递系统2008.3.13.前言为了将主方位基准，例如寻北仪测量的北向方位传递给其他设备（用户） ，例如瞄准仪、炮群瞄准具或者机动车辆的航向保持仪，通常采用望远镜对瞄或者直角棱镜准直方法。使用望远镜对瞄进行传递的方法具有极高的传递精度，此时要求将主方位基准给出的北方位数据变换为主望远镜光轴 A 的方向，同时用户的方位角也转换为用户望远镜的光轴 B 的方向，两个望远镜同时调焦到无穷远，主望远镜开启分划板照明，当两个望远镜光轴平行并且在同一条直线上时，主望远镜 A 无穷远分划板成像在望远镜 B 的分划板并且与其分划板十字线重合。这种对瞄过程实际上需要 A,B 双方同时完成方位和俯仰两个自由度的对准，尽管对于俯仰角的对准精度要求不高但是仍然需要两个人操作。由于望远镜视场角的限制，对瞄操作需要一定时间。对于采用直角棱镜进行方位传递时也同样存在俯仰角视场问题。为了适应信息化的要求，这里参考国外资料提出一种快速方位传递方案。1 基本原理和组成为了从主方位基准向其它用户（方位接收器）进行高精度方位传递，通常采用光学方法：主方位基准的基准载有无穷远的十字刻线标志的高精度平行光束，平行光的光轴代表所要传递的方向而接收2器采用准直平行光管。当平行光管光轴与平行光束轴线重合（平行）时平行光束中的十字刻线标志与接收器平行光管内的分化版的十字线重合，此时即完成了主方位基准向接收器的方位传递。此过程称为对瞄。对瞄过程实际上是是通过改变发射器和接收器上下相对关系以及方位角和俯仰角相对关系完成的，也就是说需要调节两个平移自由度和两个转动自由度。为了提高传递精度，发射与接收平行光管需要采用长的焦距结构。长的焦距结构带来的问题是观测视场变小和接收信号的强度降低。由于视场变小，使得上述对瞄过程变得困难。如果发射光管发出一个代表光管光轴方向的扇形(在前垂面内)平面光束而不是一个平行光束则接收光管与发射光管的对瞄过程就可以简化俯仰对准过程而只进行方位对准。关于平面光源的产生方法a)采用柱面镜生成的扇形平面光束为静态的光源;b)采用上下扫描（例如采用摆角电机）将线光束(通过旋转五棱镜)变为等效平面光束. 1.组成陀螺寻北仪、具有方位角数字读出的可控转台、扇形调制光束，通过转台调平使光束面保持在垂直于水平面、定心标杆（夜间发光以便观察）和无线数传。此方案的特点是：3a) 在通视的条件下，用户只需通过用户望远镜一次对准主方位基准的定心标杆然后在等待 0数十秒钟之后即可完成（数字化）方位传递。用户数量是无限制的！b) 传递的方位角数据采用无线数字传输，信息化；c) 方位传递过程只需 0数十秒钟，并且与用户多少无关因此特别适合炮群瞄准；d) 方位传递的工作（通视）距离可达 100m，存在允许一定高程差；e) 传递精度高，可优于 0.2mil；f) 在通视条件受到遮挡物遮挡时可使用中间方位变换仪g) 复瞄上述快速方位传递方案为改进瞄准而提出，但是实际上更适合群瞄准。缺点：要求通视并且良好天气，可见光的暴露。1.2.方位角接收器略2 使用方法方位基准源架设和调平寻北可控方位转台进行方位转动，扇形光束开始进行方位扫描4在扇形光束进行方位扫描的过程中，数字度盘不断读出扇形光束的方位角数据并且发送到每个用户。接收器（用户）调平，其望远镜对准方位基准源上的定心标杆之后等待接收来自方位基准源的扇形（调制）光束的光信号。当扇形光束转动到与接收器望远镜光轴平行时，接收器的光电检测电路发出过零脉冲，此时对应的数字度盘读出发送的数据就是接收器望远镜光轴的（真北）方位角。3 扇形光束真北方位角数据的传递方法在扇形光束进行方位扫描的过程中，数字度盘不断读出扇形光束的方位角数据并且发送到每个用户。a) 等速扫描定时法方位传送扇形光束方位按给定等速（顺时针）扫描，在某个已知方位（例如正好指向北时）处发出启动接收器中的定时器，接收器开始计时，在光束进入接收器接并且达到准直位置时获得准直过零信号，则停止计时器。根据此时间间隔即可计算出接收器光轴的方位角。此方法无需数字度盘的数据传送，但是主方位基准的方位转台必须设置高精度稳速回路。b) 方位轴数字度盘读数无线数传法在光束扫描过程中，不断读出方位度盘的方位角输出值并且通过数传发送给接收器。接收器获得准直过零信号时刻对应的方位读数就是接收器光轴的方位角。5c) 光束载波法方位度盘的方位角输出值通过光学调制由扫描光束携带，被接收器光敏元件接收，通过解调获得方位传递结果。4 多光束结构主方位基准向某个接收器传送一次方位角数据所需时间与扇形光束扫描速度、接收器的位置有关。假设扫描一周的时间为 T 秒，则向某个接收器传送一次方位角时间所需时间在 0T 秒钟之内。为了尽可能快速完成方位传递，可以设置多个扇形光束，例如四个，相互之间相差 90。为了区分，每个光束设置不同的调制方式。多光束（n 个）方法可以缩短传递时间同时 1/n。5 关于光束传播途径上出现意外干扰光束传播途径上出现意外干扰，例如出现飞鸟和空中漂浮遮挡物时可能出现信号中断或者畸变，需要对光电信号进行特殊处理。必要时不得不舍弃某个采样数据而等待接收下一次准直信号。多光束有利于上述干扰的处理。6 方位变换当通视条件受到遮挡物遮挡时，当然仍然是在野外条件下，可以设置中间方位变换器。此装置实际上就是一个带有一个光电准直望6远镜的扇形光束扫描器。变换仪通过接收主方位基准的方位数据之后在将此方位快速传递给那些主方位基准无法通视的用户。方位变换仪的接力过程有助于在能见度比较低的情况下使用可发光的定心标杆扇形调制光束陀螺寻北仪方位转台方位角接收器望远镜和光电接收器7扇形调制光束 A扇形调制光束 B接收器准直光敏元件