[發(fā)明專利]一種吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量、解算與監(jiān)控裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010046844.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN111158036B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王言章;許權(quán);王世隆;王麒;白一帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/53
• 分類號(hào): G01S19/53;G01C1/00;G01C5/00;G01V3/16;G01V3/165
• 代理公司: 沈陽(yáng)銘揚(yáng)聯(lián)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.一種吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量、解算與監(jiān)控裝置，其特征在于，包括：在由裝載時(shí)間域航空電磁探測(cè)儀器系統(tǒng)的直升機(jī)和吊艙構(gòu)成的吊艙式時(shí)間域航空電磁探測(cè)系統(tǒng)中，吊艙包括吊艙承重繩、吊艙懸吊繩、吊艙水平拉繩、接收線圈、補(bǔ)償線圈和發(fā)射線圈，其中吊艙水平拉繩、接收線圈、補(bǔ)償線圈和發(fā)射線圈均在吊艙平面上；

吊艙上設(shè)置主GPS天線、至少兩個(gè)從GPS天線通過(guò)姿態(tài)測(cè)量GPS天線連接線連接至吊艙姿態(tài)解算中心共同構(gòu)成吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量單元，獲取吊艙平面相對(duì)于主GPS天線的姿態(tài)變化，吊艙姿態(tài)解算中心將吊艙姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)通信線纜傳輸給飛機(jī)中的接收機(jī)；接收機(jī)將吊艙姿態(tài)信息和飛機(jī)的GPS信息通過(guò)數(shù)據(jù)融合后通過(guò)無(wú)線通信中心傳輸給地面基站；

地面基站在獲取基站天線從飛行平臺(tái)傳回的姿態(tài)和位置信息的基礎(chǔ)上，融合基站GPS天線傳回的基站GPS信息，通過(guò)空地信息融合、解算與顯示單元實(shí)時(shí)解算與顯示吊艙相對(duì)基站的位置和姿態(tài)變化情況、飛機(jī)相對(duì)基站的位置變化信息；

裝置獲取空地融合信息包括以下步驟：

A、在吊艙姿態(tài)解算中心中設(shè)置吊艙上一GPS天線為主GPS天線，通過(guò)解算多個(gè)天線相對(duì)于主GPS天線的位置變化，得到吊艙平面的姿態(tài)變化信息，并將姿態(tài)信息按照二進(jìn)制格式進(jìn)行編碼；

B、根據(jù)吊艙式時(shí)間域航空電磁探測(cè)系統(tǒng)的基頻，按照吊艙姿態(tài)解算中心預(yù)設(shè)的輸出速率將主GPS天線的GPS信息、初步解算得到的兩條及以上基線的姿態(tài)信息傳遞給飛機(jī)中的接收機(jī)；

C、接收機(jī)將飛機(jī)的GPS信息、吊艙主GPS天線傳遞的GPS信息、初步解算得到的兩條及以上基線的姿態(tài)角信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合；

D、將融合后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)初步校驗(yàn)后通過(guò)無(wú)線傳輸天線傳輸給地面基站；

E、地面基站將從基站天線接收到的數(shù)據(jù)結(jié)合地面GPS天線通過(guò)基站GPS天線連接線傳輸過(guò)來(lái)的基站GPS信息進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融合存儲(chǔ)，并解算出吊艙相對(duì)基站的姿態(tài)變化情況、飛機(jī)的飛行軌跡、吊艙相對(duì)飛機(jī)的水平和垂直位移情況，并在地面基站實(shí)時(shí)顯示；

F、待飛行結(jié)束后，根據(jù)吊艙主GPS、飛機(jī)GPS和基站GPS三者GPS所給出的UTC時(shí)間、經(jīng)緯度和高度信息，首先將飛行過(guò)程中產(chǎn)生的電磁探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，將地面基站存儲(chǔ)的解算信息根據(jù)預(yù)處理的結(jié)果進(jìn)行插值操作，最后將吊艙的姿態(tài)、飛行高度、飛機(jī)的軌跡信息與時(shí)間域航空電磁探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到的電磁數(shù)據(jù)融合與顯示，得到吊艙姿態(tài)角變化、吊艙距離地面高度變化與電磁數(shù)據(jù)預(yù)處理結(jié)果的變化關(guān)系。

2.按照權(quán)利要求1所述的吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量、解算與監(jiān)控裝置，其特征在于，將定位精度遠(yuǎn)小于待測(cè)吊艙尺寸且不受復(fù)雜且強(qiáng)烈的電磁場(chǎng)干擾的主GPS天線和從GPS天線放置在吊艙上具有最大尺寸的發(fā)射線圈骨架上。

3.按照權(quán)利要1所述的吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量、解算與監(jiān)控裝置，其特征在于，在吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量單元進(jìn)行姿態(tài)解算前確定步驟A中吊艙平面的方法包括：

A1、將主GPS天線放置在飛行方向垂直線與發(fā)射線圈骨架交點(diǎn)處，在此基礎(chǔ)上將主GPS天線和從GPS天線均勻放置在吊艙平面上，在吊艙姿態(tài)解算中心中記錄主GPS天線，并命名每一個(gè)從GPS天線；

A2、選擇主GPS天線，并任意選擇兩個(gè)從GPS天線構(gòu)成多組待選吊艙平面，將多組待選吊艙平面分別命名；

A3、解算各天線相對(duì)于主GPS天線的基線信息，從中選出距離所有基線距離和最短的平面作為吊艙平面；

A4、解算選中的吊艙平面的姿態(tài)信息，并將姿態(tài)信息按照二進(jìn)制格式進(jìn)行編碼。