[发明专利]飞机操纵测杆运动角度的测量方法、装置及设备

权利要求书

1.一种飞机操纵测杆运动角度的测量方法，其特征在于，包括：

获取飞机操纵测杆运动前后的基于传感器坐标系的第一重力矢量和第二重力矢量；

获取传感器坐标系和测杆坐标系间的变换矩阵，并根据所述变换矩阵与所述第一重力矢量和第二重力矢量计算基于测杆坐标系的第一变换重力矢量和第二变换重力矢量；

根据所述第一变换重力矢量和第二变换重力矢量确定第三变换重力矢量；

根据所述第一变换重力矢量、第三变换重力矢量和测杆坐标系中俯仰轴的方向矢量计算俯仰角；根据所述第二变换重力矢量、第三变换重力矢量和测杆坐标系中横滚轴的方向矢量计算横滚角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取传感器坐标系和测杆坐标系间的变换矩阵，包括：

获取基于传感器坐标系的操纵测杆的俯仰轴的方向矢量及横滚轴的方向矢量；

根据所述俯仰轴的方向矢量及横滚轴的方向矢量确定偏航轴的方向矢量，并对所述俯仰轴的方向矢量、横滚轴的方向矢量和偏航轴的方向矢量进行正交化处理；

根据正交化处理后的俯仰轴的方向矢量、横滚轴的方向矢量和偏航轴的方向矢量确定变换矩阵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取基于传感器坐标系的操纵测杆的俯仰轴的方向矢量，包括：

获取飞机操纵测杆沿俯仰轴转动过程中的多个重力矢量；

将所述多个重力矢量中的任意两个按照转动先后顺序进行差乘计算，获得多个俯仰轴的初始方向矢量；

计算所述多个俯仰轴的初始方向矢量的平均值，确定为俯仰轴的方向矢量。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取基于传感器坐标系的操纵测杆的横滚轴的方向矢量，包括：

获取飞机操纵测杆沿横滚轴转动过程中的多个重力矢量；

将所述多个重力矢量中的任意两个按照转动先后顺序进行差乘计算，获得多个横滚轴的初始方向矢量；

计算所述多个横滚轴的初始方向矢量的平均值，确定为横滚轴的方向矢量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述变换矩阵与所述第一重力矢量和第二重力矢量计算基于测杆坐标系的第一变换重力矢量和第二变换重力矢量，包括：

将所述第一重力矢量和第二重力矢量分别点乘所述变换矩阵的逆矩阵，获得第一变换重力矢量和第二变换重力矢量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一变换重力矢量、第三变换重力矢量和测杆坐标系中俯仰轴的方向矢量计算俯仰角，按照如下公式计算：其中，α为俯仰角，p₀为第一变换重力矢量，p₂为第三变换重力矢量，i₀为第一变换重力矢量到俯仰轴的投影矢量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二变换重力矢量、第三变换重力矢量和测杆坐标系中横滚轴的方向矢量计算横滚角，按照如下公式计算：其中，β为横滚角，p₁为第二变换重力矢量，p₂为第三变换重力矢量，j₂为第三变换重力矢量到横滚轴的投影矢量。

8.一种飞机操纵测杆运动角度的测量装置，其特征在于，包括：

重力矢量获取模块，用于获取飞机操纵测杆运动前后的基于传感器坐标系的第一重力矢量和第二重力矢量；

变换重力矢量获取模块，用于获取传感器坐标系和测杆坐标系间的变换矩阵，并根据所述变换矩阵与所述第一重力矢量和第二重力矢量计算基于测杆坐标系的第一变换重力矢量和第二变换重力矢量；

第三变换重力矢量获取模块，用于根据所述第一变换重力矢量和第二变换重力矢量确定第三变换重力矢量；

运动角度获取模块，用于根据所述第一变换重力矢量、第三变换重力矢量和测杆坐标系中俯仰轴的方向矢量计算俯仰角；根据所述第二变换重力矢量、第三变换重力矢量和测杆坐标系中横滚轴的方向矢量计算横滚角。