[發明專利]一種航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法與裝置

在審

• 申請號: 202111152293.1
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113885065A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 李展輝;李學硯;欒曉東;曹學峰;朱自強;李萌;孫思源;陳斌
• 申請（專利權）人: 中國自然資源航空物探遙感中心
• 主分類號: G01S19/53
• 分類號: G01S19/53;B64F5/60
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 李琴

1.一種航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法，其特征在于，包括：

天線設置：吊艙上安裝有至少3個GNSS天線，地面設置至少1個包含GNSS天線的地面基站；

動態差分解算：以吊艙的一個GNSS天線為移動基站，計算吊艙其余GNSS天線相對移動基站的空間位置；

靜態差分解算：通過移動基站與地面基站的靜態差分解算，獲得移動基站的空間坐標，以所述空間坐標為基礎計算得出吊艙上移動基站之外其余GNSS天線的空間坐標；

空間姿態解算：以吊艙上所有GNSS天線空間坐標數據計算得出吊艙的空間三維姿態。

2.根據權利要求1所述的航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法，其特征在于，動態差分解算中，所有吊艙GNSS天線同步接收衛星信號，將吊艙移動基站外其余GNSS天線的衛星信號與移動基站信號進行動態差分解算，獲得所述其余GNSS天線相對移動基站的空間位置。

3.根據權利要求1所述的航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法，其特征在于，空間姿態解算中，以吊艙上所有GNSS天線空間坐標數據計算得到所有吊艙GNSS天線所在平面；將吊艙簡化為圓形倉，利用空間解析幾何計算出圓形倉的圓心及圓的空間坐標；根據設定的朝向計算出圓形倉的方位角、俯仰角和橫滾角，所述方位角、俯仰角和橫滾角即為吊艙的空間三維姿態。

4.根據權利要求1-3任一所述的航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法，其特征在于，吊艙上安裝有3個GNSS天線，地面設置1個包含GNSS天線的地面基站。

5.根據權利要求4所述的航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法，其特征在于，空間姿態解算中，以吊艙上3個GNSS天線空間坐標數據計算得到所有吊艙GNSS天線所在平面；通過求解以下方程組獲取所述平面的A、B、D三個參數，呈水平狀態的吊艙將z軸設為主序軸，其系數設置為1；

在求取這三個參數后，吊艙GNSS天線所在平面表述為：

Ax+By+z+D＝0

獲得吊艙GNSS天線所在平面方程。

6.根據權利要求1-3任一所述的航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法，其特征在于，吊艙上安裝有4-8個GNSS天線，地面設置1個包含GNSS天線的地面基站；

空間姿態解算中，以吊艙上所有的GNSS天線空間坐標數據計算得到所有吊艙GNSS天線所在平面；通過求解以下超定方程組獲取所述平面的A、B、D三個參數；

設左側矩陣為A，中間未知量為X，右側列向量為B，該方程簡寫為AX＝B；當n3時，該方程為超定方程，采用最小二乘法進行求解，所得的解的表達方式為：

X＝(A^TA)^-1B，

其中A^T為A的轉置，()^-1代表對括號內的矩陣求逆；通過最小二乘求解，得到一個與吊艙所在平面的最優平面：

Ax+By+z+D＝0

獲得吊艙GNSS天線所在平面方程。

7.根據權利要求1-3任一所述的航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法，其特征在于，吊艙上的GNSS天線安裝在吊艙的彎管上，吊艙的彎管位于吊艙的拐角處；GNSS天線方向朝上。

8.一種航空電磁軟支架吊艙的姿態測量裝置，其特征在于，包括：

移動天線模塊，用于懸掛在吊艙以獲取吊艙的空間位置；

固定天線模塊，用于固定在地面以確定移動天線模塊各個天線的空間位置；

數據處理模塊，用于將獲取的空間位置信息進行計算后獲得吊艙的空間三維姿態。

9.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1至7任一項所述航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法的步驟。

10.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述航空電磁軟支架吊艙的姿態測量方法的步驟。