[发明专利]一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统

说明书

技术领域

本发明属于航空遥感技术领域，涉及一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，可用于高精度、大负载航空遥感作业，可满足航空遥感作业的多功能需求，适用于复杂环境下的航空遥感和基础测绘。

背景技术

航空遥感系统中的高精度实时运动成像要求飞行平台做理想运动(匀速直线运动)，然而由于受各种扰动的影响，飞行平台的运动实际为复杂多模高阶的随机运动，导致成像质量退化。惯性稳定平台负责支撑并稳定载荷，可有效地隔离各种干扰力矩对遥感载荷视轴稳定的影响，使高分辨率成像载荷的视轴在惯性空间保持稳定，显著减小载机扰动对成像精度的影响，提高了成像分辨率。

近年来，惯性稳定平台技术在西方发达国家得到广泛重视，获得快速发展，广泛用于航空遥感领域，部分产品已商品化。GSM3000是德国Somag公司研制的高精度大负载惯性稳定平台，其俯仰角稳定范围为±8.4°，横滚角稳定范围为±6.2°，航向角稳定范围为±25°，水平轴姿态稳定度为50∶1(RMS)，平台自重为35kg，可承载的有效载荷为20～120kg，体积参数为617mm×617mm×183mm。PAV30为瑞士Leica公司研制的惯性稳定平台，其最大旋角范围为：俯仰及横滚为±5°，航向为±30°，平台的水平指向精度为±0.2°(水平飞行)，自重36kg，体积参数为665×535×150mm。

然而现有惯性稳定平台存在许多不足，总体表现为在体积、负载/自重比、精度、多功能模式等方面的系统性不足，即难以找到集以上各方面优点为一体的产品。由于商品化等因素影响，国外体积小重量轻的产品往往精度较低、承载力小，而精度高的产品又往往体积和重量较大；另外，许多产品缺乏对用户实际使用要求和复杂飞行环境的考虑，自动、手动、锁紧等操作模式往往不具备或不同时具备。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种精度高、负载/自重比大、操作灵活、使用安全可靠、具有多种可选择工作模式、适用于复杂航空遥感测绘，可满足多类用户需求的航空遥感用三轴惯性稳定平台系统。

本发明的技术解决方案是：一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，由主体部分和辅助部分组成，其特征在于：所述主体部分包括三框架系统、驱动系统、惯性测量系统、角位置测量系统和控制系统；所述辅助部分包括电源两相旋钮、电源指示灯、控制模式三相旋钮、控制模式指示器、机械锁紧旋钮、手动操作旋钮、横滚水平指示仪、俯仰水平指示仪、电源接口、POS信号接口、PC机信号接口和四个搬运把手。在惯性测量系统或POS提供的位置姿态基准信息及角位置测量系统提供的三框架系统相对角运动信息的指引下，控制系统发出指令，通过驱动系统转动三框架系统，对飞机三个方向的角运动进行实时补偿与隔离。所述的三框架系统具有三个旋转自由度，包括横滚框、俯仰框、方位框、安装底板、底座、横滚/俯仰支承系统、方位支承系统、线运动减振器；由外到内的分布次序分别为横滚框、俯仰框和方位框，以上三个框架回转中心轴线正交，其中横滚框和俯仰框的回转中心轴线分布在同一水平面上；横滚框沿Y轴方向通过横滚/俯仰支承系统安装在底座上，俯仰框沿着X轴方向通过横滚/俯仰支承系统安装在横滚框上，方位框沿着Z轴方向通过方位支承系统安装在俯仰框上；横滚框绕Y轴旋转，俯仰框绕X轴旋转，方位框绕Z轴旋转；方位框内径开设两个纵向定位槽和两个水平锁紧槽作为遥感载荷安装接口；底座的四个角处开设底座安装孔，通过四个线振动减振器与安装底板紧固连接，可将飞机高频线振动进行隔离；安装底板的四个角处开设底板安装孔，通过螺钉与飞机底舱紧固连接；四个搬运把手通过螺钉安装在安装底板的四角，可90°折起和放平，用于平台搬运。所述控制系统包括自动、本地调平和手动三种工作模式，通过控制模式三相旋钮的三个旋向位置对自动、本地调平和手动三种工作模式进行切换，控制模式指示器闪耀三种不同颜色对三种工作模式进行标志；在自动工作模式下，POS信号接口、PC机信号接口和电源接口分别接通POS、PC机和电源，控制系统接收POS的姿态信息以实现位置闭环控制；在本地调平工作模式下，POS信号接口和PC机信号接口与POS和PC机分别断开连接，控制系统自动跟踪当地水平坐标系，实现水平两个姿态角的位置闭环控制；手动操作旋钮与驱动系统连接，在手动工作模式下，操作手动操作旋钮可以通过驱动系统实现三框架系统框架的旋转，安装在三框架系统内的横滚水平指示仪和俯仰水平指示仪对水平角位置状态进行实时显示。三框架系统具有电锁紧和机械锁紧两种锁紧功能，在自动工作模式和本地调平工作模式下，当飞机姿态角大于规定值时，根据角位置测量系统测得的三框架系统框架相对转角信息自动转换为电锁紧状态，以对三框架系统、驱动系统和控制系统进行保护；在手动工作模式下，电源两相旋钮处于断电位置，操作机械锁紧旋钮可将三框架系统框架在任意位置进行机械锁紧。