[发明专利]用于测量环幕上目标方位的模拟罗经及其方位角测量方法

说明书

技术领域

本发明属于智能检测领域，尤其涉及用于测量环幕上目标方位的模拟罗经及其方位角测量方法。

背景技术

随着航海模拟器的快速发展，越来越多的航海模拟器采用360度环形视景作为航海训练的基本环境。陆标定位作为航海专业训练中的基本课目，自然也是航海模拟器所要重点研究的内容之一，为了保证模拟器的训练容量，除了在环幕中心点布置一台方位观测罗经之外，往往还需要在偏心位置同样布置多台方位观测罗经。

在实际的海上航行过程中，航海人员利用船载罗经和方位圈来瞄测远方物标的方位角(即船位与物标两点连线与子午线之间的夹角)，因为被测物标一般距离测者都很远，其观测值因测者位置小范围的变化而引起的误差可以忽略不计。然而，在航海模拟器中，当我们把实际上位于远处的目标通过技术手段投影到了半径有限的360度环形幕布上，再用罗经和方位圈对其进行观测的时候，只有位于圆心位置的罗经才能测量得到准确的方位值，只要偏开圆心位置一小段距离，再用罗经对同一目标进行方位观测，都可能出现较大的观测误差。因此，如何在偏心位置准确测量环幕上目标的方位角，已经成了摆在面前的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种用于测量环幕上目标方位的模拟罗经及其方位角测量方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种用于测量环幕上目标方位的模拟罗经，包含依次连接的方位圈、随动轮、旋转编码器、单片机、步进电机和刻度盘；

其中，方位圈，用于通过转动完成对被观测目标的瞄准；

随动轮，用于在方位圈的旋转过程中对其进行等比例跟随转动；

旋转编码器，用于检测随动轮转动角度，并上传至单片机；

单片机，用于根据接收的转动角度计算出用当前位置的罗经和位于圆心位置的罗经分别观测目前所瞄准目标的方位所得的差值；进而通过驱动步进电机带动刻度盘进行反向旋转，使得准确的刻度对准方位圈的瞄准线。

作为本发明一种用于测量环幕上目标方位的模拟罗经进一步优选方案，所述单片机采用C8051系列单片机。

作为本发明一种用于测量环幕上目标方位的模拟罗经进一步优选方案，旋转编码器采用E6B2-CWZ3E型号光电编码器。

作为本发明一种用于测量环幕上目标方位的模拟罗经进一步优选方案，步进电机采用42BYGH47型号步进电机。

一种基于环幕上目标方位的模拟罗经的方位角测量方法，具体包含如下步骤：

步骤1，设定1号罗经的位置、2号罗经的位置、观测A点的位置、a为环幕半径，b为2号罗经距离1号罗经的距离、1号罗经和2号罗经之间的连线与真北方向之间的夹角为γ，2号罗经和观测A点的舷角α；

步骤2，根据以下几种情况计算位于环幕中心罗经的方位角β，具体如下：

步骤2.1，当2号罗经观测物标舷角范围为180+γ至1号罗经观测到船首方向的物标时的二号罗经观测舷角时；

根据c²＝a²+b²-2ab cos(γ)求得c值，然后求得极限值，三角形内角和为180，180-X+γ＝360-α；

已知a、b两条边，及α、γ，求β，中间量λ、δ，三角形三角之和为180度，γ+(360-α)+λ＝180，求得λ，λ＝α-γ-180

由正弦定理可知：求得δ角，而δ+(360-β)+γ+λ＝180°，由此，求得β。

步骤2.2，当2号罗经观测物标舷角范围为1号罗经观测到船首方向的物标时的二号罗经观测舷角至360°时，

已知a、b两条边，及α、γ，求β，中间量λ、δ，三角形三角之和为180度，可知γ+(360-α)+λ＝180，可求得λ，λ＝α-γ-180

由正弦定理可知：求得δ，而δ+γ-β+λ＝180°，由此，求得β；

步骤2.3，当2号罗经观测范围为0°至γ时，

已知a、b两条边，及α、γ，求β，中间量λ、δ，三角形三角之和为180度，可知只需求得δ即可求得β，β＝γ-(180-δ-α-λ)，即β＝γ+δ+α+λ-180；

由正弦定理可知：可求得δ，进而求得β；

步骤2.4，当2号罗经观测范围为γ至180+γ时，

已知a、b两条边，及α、γ、λ，求β，中间量δ，三角形三角之和为180度，可知β＝γ+[180°-δ-(360°-α-λ)]＝γ+α+λ-δ-180