使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的方法及设备

技术领域

 本发明涉及一种武器校准方法及设备，具体地说是一种使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的方法及设备。

背景技术

武装直升机与固定翼战机上使用的武器系统在使用前、更换武器后或飞行员对其准确性产生怀疑时，需要进行校准。现有的主要校准方法为缩距靶板校准法，校靶之前，首先要十几个人一起协调顶水平机体姿态，以水平面为参考，再用拉线法确定机体方位，整个武器校准过程中机体方位测定过程和校靶过程均存在步骤复杂繁琐、效率低、需要大量人员协同工作的缺点，导致每次校准至少需要3到4个小时，无法满足现代化战争对战机快速反应的要求，校靶过程中容易受到地形、风力等多种自然因素的影响，校靶的精准度无法保证，无法满足野战环境中随时校靶的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的方法及设备，它通过高精度三轴光纤陀螺系统确定出武器轴线或瞄准器瞄准线相对机体坐标系规定的方位偏差角，并通过电子光学对准器把这个规定的方位偏差角校准到武器轴线上或瞄准线上，使武器轴线或瞄准器瞄准线相对机体坐标系的偏差角正确。该方法能够有效简化战斗机武器校准过程的步骤、提升校准效率，不需要顶水平机体、不需要笨重巨大的靶板，只需一人就可完成整个战机武器系统的校准，校准时不受地形、风力等自然因素的影响，在野战环境中可随时随地对武器系统进行校准。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种使用光纤陀螺仪对战斗机平显进行校准的方法，包括下述步骤：

①在战斗机机体上安装第一光纤陀螺模块，第一光纤陀螺模块包括按x、y、z三个相互垂直的空间坐标轴方向设置的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块，三个光纤陀螺测量的角速度信息经积分解算模块进行积分运算可得出当前第一光纤陀螺模块三个轴方向的角度数据；

②将机体纵轴方位确定设备放置在机体下方，测量机体的方位姿态，测量完成后机体纵轴方位确定设备上的水准仪目镜中显示的十字瞄准线所指方向即为机体纵轴线方向；

③将方位姿态确定仪放置于机体纵轴方位确定设备前部，使方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器位于水准仪的正前方，方位姿态确定仪上安装的第二光纤陀螺模块包括与第一光纤陀螺模块结构相同的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块，能够测量当前三个轴方向的角度数据；

④从方位姿态坐标测量仪的水准仪目镜观查，可以看到水准仪视场与电子光学对准器视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为水准仪的十字瞄准线，另一个为方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器的十字瞄准线，通过调节方位姿态确定仪的方位姿态调节器将电子光学对准器的十字瞄准线调整至与水准仪的十字瞄准线重合，此时电子光学对准器的瞄准方向与水准仪的十字瞄准线方向平行，即为机体纵轴线方向；

⑤电子光学对准器的十字瞄准线与水准仪的十字瞄准线重合后，按下方位姿态确定仪上第二光纤陀螺模块的复位按钮，此时第二光纤陀螺模块与第一光纤陀螺模块初始相对方位被确定为相同，相对偏差方位角归零，从此时刻起，第一光纤陀螺模块和第二光纤陀螺模块开始记录各自相对宇宙坐标系的方位姿态变化，计算机通过对第一光纤陀螺模块和第二光纤陀螺模块各自的方位姿态变化解算出第一光纤陀螺模块和第二光纤陀螺模块之间的相对姿态偏差角数据，同时将该相对姿态偏差角数据显在显示器上；

⑥将方位姿态确定仪移至平显正后方，将电子光学对准器瞄准方向对准机体正前方，通过调节方位姿态调节器调节第二光纤陀螺模块的方位姿态角，直至显视器上显示的相对姿态数据符合当前机型平显瞄准线与机体纵轴之间的规定角度，这时电子光学对准器视场中的十字瞄准线所指的方向为平显瞄准线需要调节到的方向；

⑦从电子光学对准器的视窗中观察，可以看到电子光学对准器视场与平显视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为平显的十字瞄准线，一个为电子光学对准器的十字瞄准线，通过平显自身的调节装置将平显的十字瞄准线调整至与电子光学对准器的十字瞄准线重合，此时可确定平显的十字瞄准线方向符合当前机型平显瞄准线与机体纵轴的规定角度，完成平显校准。

完成平显校准后，通过下述步骤对航炮进行校准：

⑧完成平显校准后，在航炮的炮管前端安装校靶镜，将方位姿态确定仪移至航炮前方，使方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器位于校靶镜的正前方，将电子光学对准器瞄准方向对准机体正前方，通过调节方位姿态调节器调节第二光纤陀螺模块的方位姿态角，直至显视器上显示的相对姿态数据符合当前机型航炮与平显之间的规定角度，这时电子光学对准器视场中的十字瞄准线所指的方向为航炮需要调节到的方向；

⑨从校靶镜上可以看到由校靶镜视场与电子光学对准器视场相互叠加形成的视场里有两个十字瞄准线，一个为校靶镜的十字瞄准线，另一个为电子光学对准器的十字瞄准线，通过调节航炮的角度将校靶镜的十字瞄准线调整至与电子光学对准器的十字瞄准线重合，此时可确定航炮的方向符合当前机型航炮与平显之间的规定角度，完成航炮校准。

测量机体的方位姿态的步骤如下：

a、将机体纵轴方位确定设备中的第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪分别放置在机体底部，第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪的垂直升降杆顶端分别与机体底部的前后两个纵轴面标记点接触，确保机体纵轴方位确定设备测量的方向为机体纵轴线方向，第一机体坐标测量仪上的水准仪与第二机体坐标测量仪上的水准仪相向设置；

b、通过调整第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪各自的调节底座使第一机体坐标测量仪上的平台倾角以及第二机体坐标测量仪上的平台倾角均与机体的倾角一致；

c、将第一机体坐标测量仪上水准仪的活动板转至打开状态，并将第二机体坐标测量仪上水准仪的活动板转至遮蔽状态，从第一机体坐标测量仪上水准仪的目镜中观察十字瞄准线在第二机体坐标测量仪活动板上瞄准的刻度位置，然后将第二机体坐标测量仪上水准仪的活动板转至打开状态，并将第一机体坐标测量仪上水准仪的活动板转至遮蔽状态，从第二机体坐标测量仪上水准仪的目镜中观察十字瞄准线在第一机体坐标测量仪活动板上瞄准的刻度位置，反复调整第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪各自的调节底座使第一机体坐标测量仪上水准仪的瞄准线瞄准的刻度位置与第二机体坐标测量仪上水准仪的瞄准线瞄准的刻度位置相同，即确定第一机体坐标测量仪的水准仪与第二机体坐标测量仪的水准仪瞄准方向平行，同时第一机体坐标测量仪上的平台倾角以及第二机体坐标测量仪上的平台倾角均与机体的倾角一致、第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪的垂直升降杆顶端分别与机体底部的前后两个纵轴面标记点接触，此时朝向机体前方的水准仪的瞄准方向即为机体的纵轴线方向。

一种使用光纤陀螺仪对战斗机光电稳瞄进行校准的方法，包括下述步骤：

①在战斗机机体上安装第一光纤陀螺模块，第一光纤陀螺模块由按x、y、z三个相互垂直的空间坐标轴方向设置的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块组成，三个光纤陀螺测量的角速度信息经积分解算模块进行积分运算可得出当前第一光纤陀螺模块三个轴方向的角度数据；

②将机体纵轴方位确定设备放置在机体下方，测量机体的方位姿态，测量完成后机体纵轴方位确定设备上的水准仪目镜中显示的十字瞄准线所指方向即为机体纵轴线方向；

③将方位姿态确定仪放置于机体纵轴方位确定设备前部，使方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器位于水准仪的正前方，方位姿态确定仪上安装的第二光纤陀螺模块包括与第一光纤陀螺模块结构相同的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块，能够测量当前三个轴方向的角度数据；

④从方位姿态坐标测量仪的水准仪目镜观查，可以看到水准仪视场与电子光学对准器视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为水准仪的十字瞄准线，另一个为方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器的十字瞄准线，通过调节方位姿态确定仪的方位姿态调节器将电子光学对准器的十字瞄准线调整至与水准仪的十字瞄准线重合，此时电子光学对准器的瞄准方向与水准仪的十字瞄准线方向平行，即为机体纵轴线方向；

⑤电子光学对准器的十字瞄准线与水准仪的十字瞄准线重合后，按下方位姿态确定仪上第二光纤陀螺模块的复位按钮，此时第二光纤陀螺模块与第一光纤陀螺模块初始相对方位被确定为相同，相对偏差方位角归零，从此时刻起，第一光纤陀螺模块和第二光纤陀螺模块开始记录各自相对宇宙坐标系的方位姿态变化，计算机通过对第一光纤陀螺模块和第二光纤陀螺模块各自的方位姿态变化解算出第一光纤陀螺模块和第二光纤陀螺模块之间的相对姿态偏差角数据，同时将该相对姿态偏差角数据显在显示器上；

⑥将方位姿态确定仪移至光电稳瞄前方，将电子光学对准器瞄准方向对准机体正前方，通过调节方位姿态调节器调节第二光纤陀螺模块的方位姿态角，直至显视器上显示的相对姿态数据符合当前机型光电稳瞄零位时的瞄准线与机体纵轴之间的规定角度，这时电子光学对准器视场中的十字瞄准线所指的方向为光电稳瞄瞄准线需要调节到的方向；

⑦将光电稳瞄调至零位，此时从驾驶舱里的光电稳瞄显视屏中观察，可以看到电子光学对准器视场与光电稳瞄视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为光电稳瞄的十字瞄准线，一个为电子光学对准器的十字瞄准线，通过光电稳瞄自身的调节装置将光电稳瞄零位的十字瞄准线调整至与电子光学对准器的十字瞄准线重合，此时可确定光电稳瞄零位的十字瞄准线方向符合当前机型光电稳瞄零位时的瞄准线与机体纵轴之间的规定角度，完成光电稳瞄校准。

测量机体的方位姿态的步骤如下：

a、将机体纵轴方位确定设备中的第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪分别放置在机体底部，第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪的垂直升降杆顶端分别与机体底部的前后两个纵轴面标记点接触，确保机体纵轴方位确定设备测量的方向为机体纵轴线方向，第一机体坐标测量仪上的水准仪与第二机体坐标测量仪上的水准仪相向设置；

b、通过调整第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪各自的调节底座使第一机体坐标测量仪上的平台倾角以及第二机体坐标测量仪上的平台倾角均与机体的倾角一致；

c、将第一机体坐标测量仪上水准仪的活动板转至打开状态，并将第二机体坐标测量仪上水准仪的活动板转至遮蔽状态，从第一机体坐标测量仪上水准仪的目镜中观察十字瞄准线在第二机体坐标测量仪活动板上瞄准的刻度位置，然后将第二机体坐标测量仪上水准仪的活动板转至打开状态，并将第一机体坐标测量仪上水准仪的活动板转至遮蔽状态，从第二机体坐标测量仪上水准仪的目镜中观察十字瞄准线在第一机体坐标测量仪活动板上瞄准的刻度位置，反复调整第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪各自的调节底座使第一机体坐标测量仪上水准仪的瞄准线瞄准的刻度位置与第二机体坐标测量仪上水准仪的瞄准线瞄准的刻度位置相同，即确定第一机体坐标测量仪的水准仪与第二机体坐标测量仪的水准仪瞄准方向平行，同时第一机体坐标测量仪上的平台倾角以及第二机体坐标测量仪上的平台倾角均与机体的倾角一致、第一机体坐标测量仪和第二机体坐标测量仪的垂直升降杆顶端分别与机体底部的前后两个纵轴面标记点接触，此时朝向机体前方的水准仪的瞄准方向即为机体的纵轴线方向。

一种使用光纤陀螺仪对战斗机航炮进行校准的方法，包括下述步骤：

①在战斗机机体上安装第一光纤陀螺模块，第一光纤陀螺模块由按x、y、z三个相互垂直的空间坐标轴方向设置的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块组成，三个光纤陀螺测量的角速度信息经积分解算模块进行积分运算可得出当前第一光纤陀螺模块三个轴方向的角度数据；

②将方位姿态确定仪放置于平显正后方，方位姿态确定仪上安装的第二光纤陀螺模块包括与第一光纤陀螺模块结构相同的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块，能够测量当前三个轴方向的角度数据，从电子光学对准器的目镜观查，可以看到电子光学对准器视场与平显视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为电子光学对准器的十字瞄准线，另一个为平显的十字瞄准线，通过调节方位姿态确定仪的方位姿态调节器将电子光学对准器的十字瞄准线调整至与平显的十字瞄准线重合，此时电子光学对准器的瞄准方向与平显的十字瞄准线方向平行；

③电子光学对准器的十字瞄准线与平显的十字瞄准线重合后，按下方位姿态确定仪上第二光纤陀螺模块的复位按钮，此时第二光纤陀螺模块与第一光纤陀螺模块初始相对方位被确定为相同，相对偏差方位角归零，从此时刻起，第一光纤陀螺模块和第二光纤陀螺模块开始记录各自相对宇宙坐标系的方位姿态变化，计算机通过对第一光纤陀螺模块和第二光纤陀螺模块各自的方位姿态变化解算出第一光纤陀螺模块和第二光纤陀螺模块之间的相对姿态偏差角数据，同时将该相对姿态偏差角数据显在显示器上；

④在航炮的炮管前端安装校靶镜，将方位姿态确定仪移至航炮前方，使方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器位于校靶镜的正前方，将电子光学对准器瞄准方向对准机体正前方，通过调节方位姿态调节器调节第二光纤陀螺模块的方位姿态角，直至显视器上显示的相对姿态数据符合当前机型航炮与机体纵轴之间的规定角度，这时电子光学对准器视场中的十字瞄准线所指的方向为航炮需要调节到的方向；

⑤从校靶镜上可以看到由校靶镜视场与电子光学对准器视场相互叠加形成的视场里有两个十字瞄准线，一个为校靶镜的十字瞄准线，另一个为电子光学对准器的十字瞄准线，通过调节航炮的角度将校靶镜的十字瞄准线调整至与电子光学对准器的十字瞄准线重合，此时可确定航炮的方向符合当前机型航炮与机体纵轴之间的规定角度，完成航炮校准。

使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的设备，包括方位姿态确定仪和机体纵轴方位确定设备，方位姿态确定仪包括方位姿态调节器，方位姿态调节器上安装第二光纤陀螺模块，第二光纤陀螺模块内置用于分析方位角度数据的计算机，第二光纤陀螺模块上安装电子光学对准器和显示器，第二光纤陀螺模块的积分解算模块和显示器均通过数据传输接口与计算机连接，计算机通过数据传输接口与第一光纤陀螺模块的积分解算模块连接，方位姿态调节器能够调节第二光纤陀螺模块的姿态角度，机体纵轴方位确定设备能够测量机体当前的纵轴线方向，并通过水准仪目镜中显示的十字瞄准线指示该方向。所述方位姿态调节器包括第一x轴角位台、第一y轴角位台、第一z轴旋转台、第一z轴升降台和第一x轴平移台，第一x轴角位台、第一y轴角位台、第一z轴旋转台、第一z轴升降台和第一x轴平移台均安装在调节器支架上。机体纵轴方位确定设备包括第一机体纵轴测量仪和第二机体纵轴测量仪，第一机体纵轴测量仪和第二机体纵轴测量仪均包括调节底座，调节底座上安装平台，平台上安装与平台垂直的垂直升降杆、倾角仪和水准仪，垂直升降杆能够沿平台的垂直方向升降，倾角仪能够显示平台的倾角，水准仪的瞄准轴线与平台平行，第一机体纵轴测量仪的平台上安装的水准仪与第二机体纵轴测量仪的平台上安装的水准仪相向设置，第一机体纵轴测量仪与第二机体纵轴测量仪的水准仪的瞄准轴线与各自的垂直升降杆之间的距离相等，各水准仪的物镜一端均设置可将水准仪物镜端遮蔽或敞开的活动板，活动板远离水准仪物镜的一面设有刻度。所述调节底座包括第二x轴角位台、第二y轴角位台、第二z轴旋转台、第二z轴升降台和第二x轴平移台，第二x轴角位台、第二y轴角位台、第二z轴旋转台、第二z轴升降台和第二x轴平移台均安装在底座上。

本发明的优点在于：通过高精度三轴光纤陀螺系统确定出武器轴线或瞄准器瞄准线相对机体坐标系规定的方位偏差角，并通过电子光学对准器把这个规定的方位偏差角校准到武器轴线上或瞄准线上，使武器轴线或瞄准器瞄准线相对机体坐标系的偏差角正确，该方法能够有效简化战斗机武器校准过程的步骤、提升校准效率，不需要顶水平机体、不需要笨重巨大的靶板，只需一人就可完成整个战机武器系统的校准，校准时不受地形、风力等自然因素的影响，在野战环境中可随时随地对武器系统进行校准，还可实现在运动载体上对武器系统进行校准，不受载体本身运动影响等。

附图说明

图1是本发明所述使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的方法示意图；图中所示为方位姿态确定仪置于平显正后方位置时的状态；

图2是本发明所述使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的方法示意图；图中所示为方位姿态确定仪置于光电稳瞄前部位置时的状态；

图3是本发明所述使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的方法示意图；图中所示为方位姿态确定仪置于航炮前部位置时的状态；

图4是本发明所述使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的设备中方位姿态确定仪与第一光纤陀螺模块的结构及连接关系示意图；

图5是本发明所述使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的设备中方位姿态确定仪与第一光纤陀螺模块连接的外形结构示意图；

图6是本发明所述机体纵轴方位确定设备的结构示意图；

图7是本发明使用机体纵轴方位确定设备对机体纵轴方位进行确定时的使用状态结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

需要对战斗机武器系统中的平显进行校准时，采用下述方法进行校准：

本发明所述的一种使用光纤陀螺仪对战斗机平显进行校准的方法，包括下述步骤：

①在战斗机机体3上安装第一光纤陀螺模块1，第一光纤陀螺模块1包括按x、y、z三个相互垂直的空间坐标轴方向设置的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块，三个光纤陀螺测量的角速度信息经积分解算模块进行积分运算可得出当前第一光纤陀螺模块1三个轴方向的角度数据；

②将机体纵轴方位确定设备2放置在机体3下方，测量机体3的方位姿态，测量完成后机体纵轴方位确定设备2上的水准仪5目镜中显示的十字瞄准线所指方向即为机体3纵轴线方向；

③将方位姿态确定仪放置于机体纵轴方位确定设备2前方，使方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器4位于水准仪5的正前方，方位姿态确定仪上安装的第二光纤陀螺模块6包括与第一光纤陀螺模块1结构相同的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块，能够测量当前三个轴方向的角度数据；

④从方位姿态坐标测量仪的水准仪5目镜观查，可以看到水准仪5视场与电子光学对准器4视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为水准仪5的十字瞄准线，另一个为方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器4的十字瞄准线，通过调节方位姿态确定仪的方位姿态调节器7将电子光学对准器4的十字瞄准线调整至与水准仪5的十字瞄准线重合，此时电子光学对准器4的瞄准方向与水准仪5的十字瞄准线方向平行，即为机体3纵轴线方向；

⑤电子光学对准器4的十字瞄准线与水准仪5的十字瞄准线重合后，按下方位姿态确定仪上第二光纤陀螺模块6的复位按钮，此时第二光纤陀螺模块6与第一光纤陀螺模块1初始相对方位被确定为相同，相对偏差方位角归零，从此时刻起，第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6开始记录各自相对宇宙坐标系的方位姿态变化，计算机通过对第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6各自的方位姿态变化解算出第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6之间的相对姿态偏差角数据，同时将该相对姿态偏差角数据显在显示器32上；

⑥将方位姿态确定仪移至平显8正后方，将电子光学对准器4瞄准方向对准机体3正前方，通过调节方位姿态调节器7调节第二光纤陀螺模块6的方位姿态角，直至显视器32上显示的相对姿态数据符合当前机型平显瞄准线与机体纵轴之间的规定角度，这时电子光学对准器4视场中的十字瞄准线所指的方向为平显瞄准线需要调节到的方向；

⑦从电子光学对准器4的视窗中观察，可以看到电子光学对准器4视场与平显8视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为平显8的十字瞄准线，一个为电子光学对准器4的十字瞄准线，通过平显8自身的调节装置将平显8的十字瞄准线调整至与电子光学对准器4的十字瞄准线重合，此时可确定平显8的十字瞄准线方向符合当前机型平显瞄准线与机体纵轴的规定角度，完成平显8校准。

完成平显校准后，可通过下述步骤对航炮进行校准：

⑧完成平显校准后，在航炮10的炮管前端安装校靶镜29，将方位姿态确定仪移至航炮10前方，使方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器4位于校靶镜29的正前方，将电子光学对准器4瞄准方向对准机体3正前方，通过调节方位姿态调节器7调节第二光纤陀螺模块6的方位姿态角，直至显视器32上显示的相对姿态数据符合当前机型航炮与平显之间的规定角度，这时电子光学对准器4视场中的十字瞄准线所指的方向为航炮需要调节到的方向；

⑨从校靶镜29上可以看到由校靶镜29视场与电子光学对准器4视场相互叠加形成的视场里有两个十字瞄准线，一个为校靶镜29的十字瞄准线，另一个为电子光学对准器4的十字瞄准线，通过调节航炮10的角度将校靶镜29的十字瞄准线调整至与电子光学对准器4的十字瞄准线重合，此时可确定航炮10的方向符合当前机型航炮与平显之间的规定角度，完成航炮10校准。

本发明在实验阶段采用的校靶镜29为直-9WA校靶镜，实际使用中可根据机型选择配套的校靶镜使用。

本发明在测量机体3方位姿态时，为提高测量效率，专门设计了机体纵轴方位确定设备2，使用该设备测量机体的方位姿态的步骤如下：

a、将机体纵轴方位确定设备2中的第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12分别放置在机体3底部，第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12的垂直升降杆13顶端分别与机体3底部的前后两个纵轴面标记点接触，确保机体纵轴方位确定设备2测量的方向为机体3纵轴线方向，第一机体坐标测量仪11上的水准仪5与第二机体坐标测量仪12上的水准仪5相向设置；

b、通过调整第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12各自的调节底座14使第一机体坐标测量仪11上的平台15倾角以及第二机体坐标测量仪12上的平台15倾角均与机体3的倾角一致；

c、将第一机体坐标测量仪11上水准仪5的活动板16转至打开状态，并将第二机体坐标测量仪12上水准仪5的活动板16转至遮蔽状态，从第一机体坐标测量仪11上水准仪5的目镜中观察十字瞄准线在第二机体坐标测量仪12活动板16上瞄准的刻度位置，然后将第二机体坐标测量仪12上水准仪5的活动板16转至打开状态，并将第一机体坐标测量仪11上水准仪5的活动板16转至遮蔽状态，从第二机体坐标测量仪12上水准仪5的目镜中观察十字瞄准线在第一机体坐标测量仪11活动板16上瞄准的刻度位置，反复调整第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12各自的调节底座14使第一机体坐标测量仪11上水准仪5的瞄准线瞄准的刻度位置与第二机体坐标测量仪12上水准仪5的瞄准线瞄准的刻度位置相同，即确定第一机体坐标测量仪11的水准仪5与第二机体坐标测量仪12的水准仪5瞄准方向平行，同时第一机体坐标测量仪11上的平台15倾角以及第二机体坐标测量仪12上的平台15倾角均与机体3的倾角一致、第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12的垂直升降杆13顶端分别与机体3底部的前后两个纵轴面标记点接触，此时朝向机体3前方的水准仪5的瞄准方向即为机体3的纵轴线方向。

上述测量机体3的方位姿态的方法不需事先顶平机体姿态，即在战机落地后，机体3倾斜任意角度均可进行测量，适用于各种野战环境，测量步骤与现有方法相比有了大幅度的简化，且单人即可完成，有利于提高测量效率，同时该测量方法不受自然环境影响，精确度高。

实施例二：

需要对战斗机武器系统中的光电稳瞄进行校准时，采用下述方法进行校准：

本发明所述的一种使用光纤陀螺仪对战斗机光电稳瞄进行校准的方法，包括下述步骤：

①在战斗机机体3上安装第一光纤陀螺模块1，第一光纤陀螺模块1由按x、y、z三个相互垂直的空间坐标轴方向设置的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块组成，三个光纤陀螺测量的角速度信息经积分解算模块进行积分运算可得出当前第一光纤陀螺模块1三个轴方向的角度数据；

②将机体纵轴方位确定设备2放置在机体3下方，测量机体3的方位姿态，测量完成后机体纵轴方位确定设备2上的水准仪5目镜中显示的十字瞄准线所指方向即为机体3纵轴线方向；

③将方位姿态确定仪放置于机体纵轴方位确定设备2前方，使方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器4位于水准仪5的正前方，方位姿态确定仪上安装的第二光纤陀螺模块6包括与第一光纤陀螺模块1结构相同的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块，能够测量当前三个轴方向的角度数据；

④从方位姿态坐标测量仪的水准仪5目镜观查，可以看到水准仪5视场与电子光学对准器4视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为水准仪5的十字瞄准线，另一个为方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器4的十字瞄准线，通过调节方位姿态确定仪的方位姿态调节器7将电子光学对准器4的十字瞄准线调整至与水准仪5的十字瞄准线重合，此时电子光学对准器4的瞄准方向与水准仪5的十字瞄准线方向平行，即为机体3纵轴线方向；

⑤电子光学对准器4的十字瞄准线与水准仪5的十字瞄准线重合后，按下方位姿态确定仪上第二光纤陀螺模块6的复位按钮，此时第二光纤陀螺模块6与第一光纤陀螺模块1初始相对方位被确定为相同，相对偏差方位角归零，从此时刻起，第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6开始记录各自相对宇宙坐标系的方位姿态变化，计算机通过对第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6各自的方位姿态变化解算出第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6之间的相对姿态偏差角数据，同时将该相对姿态偏差角数据显在显示器32上；

⑥将方位姿态确定仪移至光电稳瞄9前方，将电子光学对准器4瞄准方向对准机体3正前方，通过调节方位姿态调节器7调节第二光纤陀螺模块6的方位姿态角，直至显视器32上显示的相对姿态数据符合当前机型光电稳瞄零位时的瞄准线与机体纵轴之间的规定角度，这时电子光学对准器4视场中的十字瞄准线所指的方向为光电稳瞄瞄准线需要调节到的方向；

⑦将光电稳瞄9调至零位，此时从驾驶舱里的光电稳瞄显视屏中观察，可以看到电子光学对准器4视场与光电稳瞄9视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为光电稳瞄9的十字瞄准线，一个为电子光学对准器4的十字瞄准线，通过光电稳瞄9自身的调节装置将光电稳瞄9零位的十字瞄准线调整至与电子光学对准器4的十字瞄准线重合，此时可确定光电稳瞄9零位的十字瞄准线方向符合当前机型光电稳瞄零位时的瞄准线与机体纵轴之间的规定角度，完成光电稳瞄9校准。

完成光电稳瞄校准后，可根据光电稳瞄的十字瞄准线对航炮等其它武器进行校准，校准方法与实施例一相同。

本发明在测量机体3方位姿态时，为提高测量效率，专门设计了机体纵轴方位确定设备2，使用该设备测量机体3的方位姿态的步骤如下：

a、将机体纵轴方位确定设备2中的第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12分别放置在机体3底部，第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12的垂直升降杆13顶端分别与机体3底部的前后两个纵轴面标记点接触，确保机体纵轴方位确定设备2测量的方向为机体3纵轴线方向，第一机体坐标测量仪11上的水准仪5与第二机体坐标测量仪12上的水准仪5相向设置；

b、通过调整第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12各自的调节底座14使第一机体坐标测量仪11上的平台15倾角以及第二机体坐标测量仪12上的平台15倾角均与机体3的倾角一致；

c、将第一机体坐标测量仪11上水准仪5的活动板16转至打开状态，并将第二机体坐标测量仪12上水准仪5的活动板16转至遮蔽状态，从第一机体坐标测量仪11上水准仪5的目镜中观察十字瞄准线在第二机体坐标测量仪12活动板16上瞄准的刻度位置，然后将第二机体坐标测量仪12上水准仪5的活动板16转至打开状态，并将第一机体坐标测量仪11上水准仪5的活动板16转至遮蔽状态，从第二机体坐标测量仪12上水准仪5的目镜中观察十字瞄准线在第一机体坐标测量仪11活动板16上瞄准的刻度位置，反复调整第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12各自的调节底座14使第一机体坐标测量仪11上水准仪5的瞄准线瞄准的刻度位置与第二机体坐标测量仪12上水准仪5的瞄准线瞄准的刻度位置相同，即确定第一机体坐标测量仪11的水准仪5与第二机体坐标测量仪12的水准仪5瞄准方向平行，同时第一机体坐标测量仪11上的平台15倾角以及第二机体坐标测量仪12上的平台15倾角均与机体3的倾角一致、第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12的垂直升降杆13顶端分别与机体3底部的前后两个纵轴面标记点接触，此时朝向机体3前方的水准仪5的瞄准方向即为机体3的纵轴线方向。

上述测量机体3的方位姿态的方法不需事先顶平机体姿态，即在战机落地后，机体3倾斜任意角度均可进行测量，适用于各种野战环境，测量步骤与现有方法相比有了大幅度的简化，且单人即可完成，有利于提高测量效率，同时该测量方法不受自然环境影响，精确度高。

实施例三：

在确定平显瞄准线方向无误的状态下，需要对战斗机武器系统中的航炮进行校准时，采用下述方法进行校准：

本发明所述的一种使用光纤陀螺仪对战斗机航炮进行校准的方法，包括下述步骤：

①在战斗机机体3上安装第一光纤陀螺模块1，第一光纤陀螺模块1由按x、y、z三个相互垂直的空间坐标轴方向设置的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块组成，三个光纤陀螺测量的角速度信息经积分解算模块进行积分运算可得出当前第一光纤陀螺模块1三个轴方向的角度数据；

②将方位姿态确定仪放置于平显8正后方，方位姿态确定仪上安装的第二光纤陀螺模块6包括与第一光纤陀螺模块1结构相同的三个光纤陀螺及相应的积分解算模块，能够测量当前三个轴方向的角度数据，从电子光学对准器4的目镜观查，可以看到电子光学对准器4视场与平显8视场相互叠加形成的视场中有两个十字瞄准线，一个为电子光学对准器4的十字瞄准线，另一个为平显8的十字瞄准线，通过调节方位姿态确定仪的方位姿态调节器7将电子光学对准器4的十字瞄准线调整至与平显8的十字瞄准线重合，此时电子光学对准器4的瞄准方向与平显8的十字瞄准线方向平行；

③电子光学对准器4的十字瞄准线与平显8的十字瞄准线重合后，按下方位姿态确定仪上第二光纤陀螺模块6的复位按钮，此时第二光纤陀螺模块6与第一光纤陀螺模块1初始相对方位被确定为相同，相对偏差方位角归零，从此时刻起，第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6开始记录各自相对宇宙坐标系的方位姿态变化，计算机通过对第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6各自的方位姿态变化解算出第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6之间的相对姿态偏差角数据，同时将该相对姿态偏差角数据显在显示器32上；

④在航炮10的炮管前端安装校靶镜29，将方位姿态确定仪移至航炮10前方，使方位姿态确定仪上安装的电子光学对准器4位于校靶镜29的正前方，将电子光学对准器4瞄准方向对准机体3正前方，通过调节方位姿态调节器7调节第二光纤陀螺模块6的方位姿态角，直至显视器32上显示的相对姿态数据符合当前机型航炮与机体纵轴之间的规定角度，这时电子光学对准器4视场中的十字瞄准线所指的方向为航炮需要调节到的方向；

⑤从校靶镜29上可以看到由校靶镜29视场与电子光学对准器4视场相互叠加形成的视场里有两个十字瞄准线，一个为校靶镜29的十字瞄准线，另一个为电子光学对准器4的十字瞄准线，通过调节航炮10的角度将校靶镜29的十字瞄准线调整至与电子光学对准器4的十字瞄准线重合，此时可确定航炮10的方向符合当前机型航炮与机体纵轴之间的规定角度，完成航炮10校准。

该实施例是在确定平显瞄准线方向无误的状态下，根据平显8的十字瞄准线对航炮10进行校准的方法。此外，在确定平显瞄准线方向无误的状态下，还可根据平显8的十字瞄准线对光电稳瞄9等其它机载武器设备进行校准，同理，在确定光电稳瞄零位时的瞄准线方向无误的状态下也可根据光电稳瞄9零位时的十字瞄准线对航炮10、平显8及其它机载武器设备进行校准，校准方法与该实施例原理相同。

战机上携带的火箭发射器、航枪、导弹挂架等其它武器的校准方法与上述各实施例中的航炮校准方法相同，另外，该方法还可对舰艇上的舰炮等各种武器设备进行校准。

本发明采用第一光纤陀螺模块1与第二光纤陀螺模块6做相对方位姿态测量方案，可实现在运动载体上测量，不受载体本身运动影响，例如可在航行中的舰船上校准各种武器设备（战机、舰炮等），不受船体运动影响。

瞄准器校准或武器校准的目，就是要把瞄准线或武器轴线校准到相对机体纵轴线在机体方位姿态坐标系上某一规定的偏差角度上。武器的轴线偏差角是根据弹道射击特点与武器在机体上安装位置算出，这是一个能推算出来的已知值。每种机型都有固定的机体结构、每种武器或瞄准器都有固定的安装位置，所以每种机型的武器与瞄准器相对机体坐标系都有各自的固定轴线偏差角，如果武器安装位置有变动，也可以重新计算修正武器轴线偏差角。机体结构特点与瞄准器、武器安装位置在机型与战机的履历文件里都有说明，均为已知值。

由于方位姿态确定仪在获取机体纵轴线方向后需移动至待校准设备附近进行操作，而方位姿态确定仪在移动过程中时间和空间均发生了变化，方位姿态确定仪移至待校准设备位置后，机体3已经在地球自转的作用下偏离了原方向，因此本发明通过第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6来确定方位姿态确定仪在移动过程中机体3纵轴线方向的偏差旋转量，其原理如下：在机体3与方位姿态确定仪上各固联一个坐标系分别为{C}与{Q}，X、Y、Z轴光纤陀螺模块，即：第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6，第一光纤陀螺模块1和第二光纤陀螺模块6的X、Y、Z轴线相互垂直分别代表坐标系三个单位主轴，在同一时刻X、Y、Z轴上三个光纤陀螺仪输出的坐标系{C}与{Q}的各自单位主轴旋转角速度信号，经积分解算模块处理，得出坐标系{C}与{Q}相对宇宙坐标系的旋转矩阵^U_CR、^U_QR (左上标U表示宇宙坐标系，左下角C表示第一光纤陀螺模块1坐标系, 左下角Q表示第二光纤陀螺模块6坐标系)，坐标系{C}、{Q}都是以坐标系{U}为参考，坐标系{Q}相对坐标系{C}的旋转矩阵为^C_QR， 由^U_QR= ^U_CR· ^C_QR推出^C_QR= ^U_CR^-1·^U_QR旋转矩阵为正交矩阵，所以^C_QR=^U_CR^T·^U_QR，^U_UR^T与 ^U_QR为光纤陀螺模块与解算模块得出的即时已知值，所以^C_QR也为一个已知值，为第二光纤陀螺模块6坐标系{Q}相对第一光纤陀螺模块1坐标系{C}在同一时刻的相对旋转矩阵，这个矩阵代表方位姿态确定仪上的第二光纤陀螺模块6相对第一光纤陀螺模块1的偏差旋转量。第一光纤陀螺模块1的相对自身坐标系X_C、Y_C、Z_C各主轴，以Z-Y-X欧拉角法解算，依次旋转量为α_C、β_C、γ_C；第二光纤陀螺模块6的相对自身坐标系X_Q、Y_Q、Z_Q各主轴，以Z-Y-X欧拉角法解算，依次旋转量为α_Q、β_Q、γ_Q。如下则有：

γ、β、α为方位姿态确定仪移相对第一光纤陀螺模块1的方位姿态转角，相对旋转矩阵如下：

。

本发明在确定机体3的横滚角与俯仰角时，可通过倾角仪在战机内设置的水准平台上测量战机倾角来获得机体3的倾角数据。

本发明所述的使用光纤陀螺仪对战斗机武器系统进行校准的设备包括方位姿态确定仪和机体纵轴方位确定设备2，方位姿态确定仪包括方位姿态调节器7，方位姿态调节器7上安装第二光纤陀螺模块6，第二光纤陀螺模块6内置用于分析方位角度数据的计算机，第二光纤陀螺模块6上安装电子光学对准器4和显示器32，第二光纤陀螺模块6的积分解算模块和显示器32均通过数据传输接口与计算机连接，计算机通过数据传输接口与第一光纤陀螺模块1的积分解算模块连接，方位姿态调节器7能够调节第二光纤陀螺模块6的姿态角度，机体纵轴方位确定设备2能够测量机体3当前的纵轴线方向，并通过水准仪5目镜中显示的十字瞄准线指示该方向。本发明所述电子光学对准器4可采用全息瞄准器、反射瞄准器、平显瞄准器、平行光管等多种光学对准器。本发明采用光纤陀螺作为方位姿态测量部件，光纤陀螺具有全固态、无旋转部件和摩擦部件、寿命长、动态范围大、可瞬时启动、结构简单、尺寸小、重量轻等优点，应用本发明所述的对战斗机武器系统进行校准的方法及设备后，单人对战机整套武器系统校准操作可在30分钟内完成，如2人协同操作，可在20分钟内即可完成战机整套武器系统的校准操作，机体姿态确定及校靶过程全部通过光学仪器完成，不受地形、风力等自然因素的影响，在野战环境中可随时随地对武器系统进行校准，有利于战机在现代化战争中实现快速反应、精确打击。

本发明为避免操作时第二光纤陀螺模块发生轻微偏转，可使第二光纤陀螺模块通过软质的导线与安装复位按钮等操作按钮的控制键盘33连接。为便于观察角度数据，还可将方位姿态确定仪的显示器32设置在控制键盘33上。

本发明所述姿态调节器用于调节第二光纤陀螺模块的姿态角度，为实现这一功能，本发明优选采用下述结构：所述方位姿态调节器7包括第一x轴角位台17、第一y轴角位台18、第一z轴旋转台19、第一z轴升降台20和第一x轴平移台21，第一x轴角位台17、第一y轴角位台18、第一z轴旋转台19、第一z轴升降台20和第一x轴平移台21均安装在调节器支架22上。该结构具有调整操作方便、精确度高的优点。其中第一x轴角位台17和第一y轴角位台18用于调节第二光纤陀螺模块6的横向和纵向水平倾角，第一z轴旋转台19用于调节第二光纤陀螺模块6的垂直方向，第一z轴升降台20和第一x轴平移台21用于调节第二光纤陀螺模块6的水平高度和横向位置，为便于操作，还可在调节器支架22上安装第一y轴平移台38，第一y轴平移台38用于调节电子光学对准器4与待校准设备的远近。除优选结构外，本发明所述姿态调节器7也可采用万向云台配合升降台等其它多种结构，但这些结构与优选结构相比调整操作相对繁琐，同时精确度相对较低。

本发明所述的机体纵轴方位确定设备用于确定机体纵轴的方位角度，其结构为：机体纵轴方位确定设备2包括第一机体纵轴测量仪11和第二机体纵轴测量仪12，第一机体纵轴测量仪11和第二机体纵轴测量仪12均包括调节底座14，调节底座14上安装平台15，平台15上安装与平台15垂直的垂直升降杆13、倾角仪31和水准仪5，垂直升降杆13能够沿平台15的垂直方向升降，倾角仪31能够显示平台15的倾角，水准仪5的瞄准轴线与平台15平行，第一机体纵轴测量仪11的平台15上安装的水准仪5与第二机体纵轴测量仪12的平台15上安装的水准仪5相向设置，第一机体纵轴测量仪11与第二机体纵轴测量仪12的水准仪5的瞄准轴线与各自的垂直升降杆13之间的距离相等，各水准仪5的物镜一端均设置可将水准仪5物镜端遮蔽或敞开的活动板16，活动板16远离水准仪5物镜的一面设有刻度。本发明所述的机体纵轴方位确定设备2配合本发明所述的机体纵轴方位确定方法能够大幅缩短机体3纵轴方位测量时间，并且不需事先将机体3顶平，战机落地后任意角度时均可进行纵轴方位测量和校靶操作。除上述结构外，本发明还可采用其它机体纵轴方位测量方法和结构，例如现有的拉线法等，但这些方法测量时间长、测量效率低下、需多人配合，并且测量时受地形、风力等自然因素影响大，测量精度较低。

本发明所述第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12的调节底座用于调节第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12的角度，其结构如下：所述调节底座14包括第二x轴角位台23、第二y轴角位台24、第二z轴旋转台25、第二z轴升降台26和第二x轴平移台27，第二x轴角位台23、第二y轴角位台24、第二z轴旋转台25、第二z轴升降台26和第二x轴平移台27均安装在底座28上。第二x轴角位台23和第二y轴角位台24用于调节第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12的横向和纵向水平倾角，第二z轴旋转台25用于调节第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12的垂直方向，第二z轴升降台26和第二x轴平移台27用于调节第一机体坐标测量仪11和第二机体坐标测量仪12的水平高度和横向位置，为便于操作，还可在底座28上安装第二y轴平移台37，第二y轴平移台37用于调节水准仪5之间的间距。除上述结构外，本发明所述调节底座14也可采用万向云台配合升降台等其它多种结构，但这些结构与优选结构相比调整操作相对繁琐，同时精确度相对较低。

图中34是数据通信线路。