[實用新型]一種用于飛行系統(tǒng)中頭盔姿態(tài)測量的硬件平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721034174.5
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN207095572U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫波;顧宇豪;張偉;楊彪;劉垣辰
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州中德睿博智能科技有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16
• 代理公司: 無錫松禾知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)32316
• 代理人: 花修洋

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及頭盔姿態(tài)測量系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種用于飛行系統(tǒng)中頭盔姿態(tài)測量的硬件平臺。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代化武器裝備中，頭盔不僅是一種保護裝置，更是一種強大的信息平臺。隨著現(xiàn)代飛機操作系統(tǒng)的日漸完善和復雜，對飛行員的要求也越來越高。現(xiàn)代飛機普遍采用具有頭盔瞄準具的頭盔顯示器。頭盔顯示器能隨著飛行員頭部的轉(zhuǎn)動，實時引導雷達等機上設(shè)備，進行目標跟蹤等操作。另一方面顯示當前視角下機艙外的戰(zhàn)場環(huán)境，使飛行員對戰(zhàn)場環(huán)境有“浸沒感”，眼睛不用頻繁對焦，避免了視覺疲勞，大大降低了飛行員的負擔。

頭盔顯示器的關(guān)鍵技術(shù)之一是頭盔的姿態(tài)測量，也就是要準確、快速的測量出頭盔與機艙的相對姿態(tài)角，由頭盔的姿態(tài)即可知道飛行員的視角，這樣才能將合適的影響輸送到頭盔顯示器，使飛行員和機上設(shè)備能準確感知環(huán)境。

利用慣性傳感器測量載體的姿態(tài)是當前裝備普遍采用的方法，慣性測量具有不依賴外部信息、更新率高、可靠性高、隱蔽性好、不受外界干擾等獨特的優(yōu)勢，但慣性測量的缺點是具有累積誤差，隨著時間的推移，測量誤差會逐漸累積，在應用于長時間測量領(lǐng)域時，測量誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種可為消除頭盔姿態(tài)測量累積誤差提供硬件基礎(chǔ)的用于飛行系統(tǒng)中頭盔姿態(tài)測量的硬件平臺。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的用于飛行系統(tǒng)中頭盔姿態(tài)測量的硬件平臺包括數(shù)據(jù)處理單元、安裝在頭盔上的頭盔慣性測量單元、安裝在機艙上的機艙慣性測量單元以及設(shè)置在頭盔與機艙之間的視覺標定裝置；所述頭盔慣性測量單元、機艙慣性測量單元以及視覺標定裝置均電連接所述數(shù)據(jù)處理單元。

進一步地，所述頭盔慣性測量單元包括三軸MEMS陀螺儀、三軸MEMS加速度計以及三軸磁強計。

進一步地，所述機艙慣性測量單元為機載慣性導航單元。

進一步地，所述視覺標定裝置包括攝像頭以及視覺標記，所述攝像頭與視覺標記兩者中的其中之一設(shè)置在頭盔上，另一者設(shè)置在機艙上。

進一步地，所述攝像頭設(shè)置在頭盔上，所述視覺標記設(shè)置在機艙上。

有益效果：本實用新型的用于飛行系統(tǒng)中頭盔姿態(tài)測量的硬件平臺提供了一種包含視覺標定裝置與慣性測量單元的硬件系統(tǒng)，為消除頭盔姿態(tài)測量累積誤差提供了硬件基礎(chǔ)，基于該硬件平臺可進行相應開發(fā)達到高精度的頭盔姿態(tài)測量。

附圖說明

附圖1為用于飛行系統(tǒng)中頭盔姿態(tài)測量的硬件平臺的系統(tǒng)示意圖；

附圖2為用于飛行系統(tǒng)中頭盔姿態(tài)測量的硬件平臺的組成示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明。

如附圖1與附圖2所示的用于飛行系統(tǒng)中頭盔姿態(tài)測量的硬件平臺，包括數(shù)據(jù)處理單元4、安裝在頭盔上的頭盔慣性測量單元1、安裝在機艙上的機艙慣性測量單元2以及設(shè)置在頭盔與機艙之間的視覺標定裝置3；所述頭盔慣性測量單元1、機艙慣性測量單元2以及視覺標定裝置3均電連接所述數(shù)據(jù)處理單元4。本實用新型僅保護硬件平臺本身，具體實施時，數(shù)據(jù)處理單元4通過采集頭盔慣性測量單元1以及機艙慣性測量單元2的數(shù)據(jù)可以獲得頭盔相對于機艙的姿態(tài)角，同時，數(shù)據(jù)處理單元4通過視覺標定裝置3采用圖像識別技術(shù)在頭盔達到特殊位置時對頭盔姿態(tài)進行標定，消除累積誤差，提高測量精度。

本實施例中，所述頭盔慣性測量單元1包括三軸MEMS陀螺儀101、三軸MEMS加速度計102以及三軸磁強計103，三者分別用于測量頭盔的角速度、加速度以及磁場。作為優(yōu)選，所述機艙慣性測量單元2為機載主慣性導航單元，數(shù)據(jù)處理單元4可獲取機載主慣性導航單元的輸出數(shù)據(jù)。

所述視覺標定裝置3包括攝像頭301以及視覺標記302，所述攝像頭301與視覺標記302兩者中的其中之一設(shè)置在頭盔上，另一者設(shè)置在機艙上。本實施例中，所述攝像頭301設(shè)置在頭盔上，所述視覺標記302設(shè)置在機艙上。具體實施時，當用戶戴著頭盔在攝像頭301可以拍到視覺標記302時，攝像頭301通過識別視覺標記302對頭盔姿態(tài)進行標定，數(shù)據(jù)處理單元4可以通過視覺獲知頭盔的姿態(tài)，從而對此時通過頭盔慣性測量單元1與機艙慣性測量單元2確定的頭盔姿態(tài)角進行校正，消除其在連續(xù)運行中產(chǎn)生的累積誤差，通過慣性測量單元確定頭盔姿態(tài)角以及通過視覺確定頭盔姿態(tài)角這兩個過程相對獨立，在視覺標定裝置3生效時(攝像頭301可以拍到視覺標記302時)產(chǎn)生校正過程。此外，攝像頭301還可借助機艙內(nèi)的機艙儀表盤以及機艙結(jié)構(gòu)進行特征識別與提取用于輔助標定。