本發明公開了一種高精度復合水平測角系統，包括：鏡頭，所述鏡頭設置在高精度轉臺上；高精度轉臺，所述高精度轉臺設置在測角平臺上，用于在測角平臺上水平旋轉；以及用于帶動鏡頭上下旋轉，調整鏡頭的位置；測角平臺，用于支撐并連接高精度轉臺；所述高精度轉臺具有X、Y、Z三個方向的旋轉自由度，用于實現大角度測量；本發明中高精度觀測鏡頭位于高精度轉臺上，而高精度轉臺具有X、Y、Z三個方向的旋轉自由度，從而實現大角度測量；并且由于本姿態控制算法中會有不同姿態描述方法的應用，因此數據的處理會更加精確，能夠有效的減小由于普通數據處理方法所帶來的隨機誤差提高精度。

技術領域

本發明涉及車輛測角技術，具體涉及一種高精度復合水平測角系統。

背景技術

目前，傳統的測角技術大大受制于零部件加工精度的要求，而且有著難以進行動態測量和姿態角測量的缺陷。本文通過研究姿態控制技術，利用地球軌道可視為不變的特點，提出了一種新型的測量小車的傾角的系統設計。

角度測量技術多種多樣，按照測量的要求來劃分的話，可以分成動態和靜態這兩種測量方法。根據測量原理細分也可以分為機械式測量、電磁式測量和光學測量等方法。其中機械式測量技術和電磁式測量技術屬于發展得比較早的技術，因此發展趨于完備。機械式測量的原理就是通過標定，將被測角度與基準部件進行比較，從而確定測量的角度數值。電磁式測量的原理是通過將被測件與磁柵固定在一起進行旋轉，從而利用測量到的磁頭的信號來測量被測件的角度。但也是由于其原理較為單一，測量的精度有限，因此近年來這兩種測量方法正在逐漸被光學式測量代替。光學測量方法與其他方法相比，具有測量準確度高，測量速度快和測量方式多種多樣的特點。所以近年來光學式測量得到了飛速的發展。傳統的光學測量辦法大多是用圓光柵測角或者是用激光測角技術，這兩種技術都是利用了光的干涉和光的反射的原理。但是這兩種技術對于零件加工的要求較高，而且這兩種方式所用到的儀器體積都比較大，無法應用到諸如導彈定位、汽車導航等有關姿態控制的領域中，使用范圍受到了限制。

為了解決測角儀器的體積過大不方便攜帶的問題，同時為了滿足測角儀器可以用于姿態控制的要求，人們設計了陀螺儀以達到預期的目的。陀螺儀是基于角動量守恒原則的儀器，具有定軸性和進動性兩種性質。可是傳統的陀螺儀具有缺點。每工作一段時間就需要調零。

現有的測角方法不能同時兼顧大角度范圍測量和高精度測量。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種高精度復合水平測角系統，解決以往測角方法不能同時兼顧大角度范圍測量和高精度測量的問題。

本發明采用的技術方案是：一種高精度復合水平測角系統，包括：

鏡頭，所述鏡頭設置在高精度轉臺上；

高精度轉臺，所述高精度轉臺設置在測角平臺上，用于在測角平臺上水平旋轉；以及用于帶動鏡頭上下旋轉，調整鏡頭的位置；以及，

測角平臺，用于支撐并連接高精度轉臺；

所述高精度轉臺具有X、Y、Z三個方向的旋轉自由度，用于實現大角度測量；

所述高精度復合水平測角系統利用GPS獲取實時位置數據，通過計算得出當前太陽相對于鏡頭的位置，高精度復合水平測角系統控制高精度轉臺轉動，調整鏡頭的位置，使太陽成像在鏡頭后的CMOS上；

陽光通過鏡頭上安裝的薄膜后能量被削弱，然后匯聚在CMOS上，形成一個光斑；

通過傳感器獲取CMOS上的信號，利用算法判斷光斑成像的位置，獲取太陽成像的位置之后，算出當前鏡頭與太陽光線之間的角度，通過太陽光線的角度和當前高精度轉臺記錄的轉動角度以及當前經緯度數據進行姿態矩陣的運算，從而確定小車當前姿態，通過姿態控制算法計算得到車輛傾角。

進一步地，所述通過姿態控制算法計算得到車輛傾角包括：