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

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010046844.5
• 申請日: 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（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

本發(fā)明公開了一種吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測量、解算與監(jiān)控裝置。利用放置在吊艙上的多個(gè)GPS天線得到吊艙上多點(diǎn)的位置變化信息，吊艙姿態(tài)解算中心實(shí)時(shí)解算吊艙平面的姿態(tài)信息，解算結(jié)果傳送給接收機(jī)，接收機(jī)將飛機(jī)的GPS信息和吊艙姿態(tài)信息融合后通過無線傳輸單元將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婊荆孛婊救诤献陨淼腉PS信息與空中接收機(jī)傳輸?shù)男畔⒔馑愕跖撓鄬镜淖藨B(tài)與位置信息、吊艙相對飛機(jī)的姿態(tài)與位置信息和飛機(jī)相對基站的位置信息，測試結(jié)束后，地面基站將系統(tǒng)測試得到的電磁數(shù)據(jù)和已經(jīng)存儲(chǔ)并插值的姿態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)正常飛行測試時(shí)產(chǎn)生的復(fù)雜電磁環(huán)境下，地面人員對吊艙的姿態(tài)、吊艙與飛行平臺(tái)之間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)解算與監(jiān)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于時(shí)間域航空電磁探測領(lǐng)域，具體地而言為一種吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測量、解算與監(jiān)控裝置。

背景技術(shù)

時(shí)間域航空電磁探測系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的隨時(shí)間變化的電磁場，為避免影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，吊艙姿態(tài)測量系統(tǒng)需要盡可能采用非金屬材料并且遠(yuǎn)離接收線圈，測試過程盡可能不受強(qiáng)大的變化的電磁場的影響；此外在飛行過程中，由于飛行器飛行速度、吊艙懸吊繩的不均勻受力、大尺寸吊艙重力、風(fēng)阻等因素，發(fā)射線圈骨架上任意點(diǎn)及其附近點(diǎn)可能會(huì)離開當(dāng)前的吊艙平面一定距離，當(dāng)GPS天線放置點(diǎn)離開吊艙平面一定高度時(shí)，測量得到的吊艙平面姿態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較低。

吊艙式時(shí)間域航空電磁探測系統(tǒng)的吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測量、解算與監(jiān)控裝置主要目的在于在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，在地面實(shí)時(shí)監(jiān)控吊艙的姿態(tài)變化、飛機(jī)相對吊艙的運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相對地面基站的運(yùn)動(dòng)；此外，本發(fā)明可以通過和時(shí)間域航空電磁探測系統(tǒng)存儲(chǔ)的電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和進(jìn)一步解算，獲取吊艙姿態(tài)信息和接收到的電磁數(shù)據(jù)的相關(guān)性。

吊艙式時(shí)間域航空電磁探測系統(tǒng)一般每天飛行多個(gè)架次，每個(gè)架次一般需要90分鐘以上，在飛行過程中會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)量極大的吊艙姿態(tài)信息，吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)檢測、解算與監(jiān)控系統(tǒng)需要合理的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方式、較大的存儲(chǔ)空間、較快的數(shù)據(jù)處理速度等。

EP29108961A1公開的一種《ANTENNA ATTITUDE MEASUREMENTSENSOR AND ANTENNAATTITUDE MEASUREMENT METHOD》、CN109466766A公開的《一種自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)及偵查系統(tǒng)》、CN105549060A公開的《基于機(jī)載光電吊艙位置和姿態(tài)的目標(biāo)定位系統(tǒng)》、CN104977597A公開的《基于慣性導(dǎo)航的GPS測量系統(tǒng)》使用加速度計(jì)、陀螺儀和地磁傳感器獲取吊艙系統(tǒng)的姿態(tài)信息，通過GPS天線與GPS接收機(jī)獲取吊艙的位置信息。該種方案主要使用加速度計(jì)獲取傾斜角度、陀螺儀和地磁傳感器測量GPS接收機(jī)在空間中的方位，進(jìn)而解算出GPS接收機(jī)在空中的姿態(tài)數(shù)據(jù)。首先，該方案和本發(fā)明所采用的多GPS組合測量姿態(tài)信息從原理到方案均有較大差別；其次，本發(fā)明應(yīng)用在移動(dòng)平臺(tái)懸掛的吊艙上，GPS天線所放置的發(fā)射線圈骨架上面的各點(diǎn)會(huì)因?yàn)楦鞣N原因無法在一個(gè)平面上，因此上述發(fā)明專利采用的單點(diǎn)測姿方案對于評價(jià)吊艙平面的姿態(tài)有較大的誤差。

EP1154281A1公開的《Attitude determination method and system》和CN108873044A公開的《一種用GPS接收機(jī)測直升機(jī)螺旋槳相對機(jī)身姿態(tài)的方法》CN107807375A公開的《一種基于多GPS接收機(jī)的無人機(jī)姿態(tài)追蹤方法及系統(tǒng)》使用了多個(gè)GPS天線測試具有固定結(jié)構(gòu)的平面在三維空間中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方式測試位于同一個(gè)平面上各點(diǎn)的姿態(tài)變化信息。上述發(fā)明專利中GPS天線均放置在由固定機(jī)械結(jié)構(gòu)支撐的單一平面上，未考慮GPS天線放置點(diǎn)離開該平面帶來誤差的問題；其測試結(jié)果的獲取涉及到坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換計(jì)算過程相對本發(fā)明中基于地面基站進(jìn)行解算的方式而言更加復(fù)雜，且沒有考慮地面人員對姿態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種吊艙姿態(tài)實(shí)時(shí)測量、解算與監(jiān)控裝置，針對復(fù)雜的電磁環(huán)境下，在地面實(shí)時(shí)監(jiān)控吊艙的姿態(tài)變化、飛機(jī)相對吊艙的運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相對地面基站的運(yùn)動(dòng)；此外，本發(fā)明可以通過和時(shí)間域航空電磁探測系統(tǒng)存儲(chǔ)的電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和進(jìn)一步解算，獲取吊艙姿態(tài)信息和接收到的電磁數(shù)據(jù)的相關(guān)性。