[发明专利]一种吊舱姿态实时测量、解算与监控装置

说明书

本发明公开了一种吊舱姿态实时测量、解算与监控装置。利用放置在吊舱上的多个GPS天线得到吊舱上多点的位置变化信息，吊舱姿态解算中心实时解算吊舱平面的姿态信息，解算结果传送给接收机，接收机将飞机的GPS信息和吊舱姿态信息融合后通过无线传输单元将信息实时传输到地面基站，地面基站融合自身的GPS信息与空中接收机传输的信息解算吊舱相对基站的姿态与位置信息、吊舱相对飞机的姿态与位置信息和飞机相对基站的位置信息，测试结束后，地面基站将系统测试得到的电磁数据和已经存储并插值的姿态信息进行数据融合。本发明实现了在系统正常飞行测试时产生的复杂电磁环境下，地面人员对吊舱的姿态、吊舱与飞行平台之间的运动状态的实时解算与监控。

技术领域

本发明属于时间域航空电磁探测领域，具体地而言为一种吊舱姿态实时测量、解算与监控装置。

背景技术

时间域航空电磁探测系统正常运行时将会产生强大的随时间变化的电磁场，为避免影响系统正常运行，吊舱姿态测量系统需要尽可能采用非金属材料并且远离接收线圈，测试过程尽可能不受强大的变化的电磁场的影响；此外在飞行过程中，由于飞行器飞行速度、吊舱悬吊绳的不均匀受力、大尺寸吊舱重力、风阻等因素，发射线圈骨架上任意点及其附近点可能会离开当前的吊舱平面一定距离，当GPS天线放置点离开吊舱平面一定高度时，测量得到的吊舱平面姿态数据准确度较低。

吊舱式时间域航空电磁探测系统的吊舱姿态实时测量、解算与监控装置主要目的在于在复杂的电磁环境下，在地面实时监控吊舱的姿态变化、飞机相对吊舱的运动、运动平台相对地面基站的运动；此外，本发明可以通过和时间域航空电磁探测系统存储的电磁数据进行融合和进一步解算，获取吊舱姿态信息和接收到的电磁数据的相关性。

吊舱式时间域航空电磁探测系统一般每天飞行多个架次，每个架次一般需要90分钟以上，在飞行过程中会产生数据量极大的吊舱姿态信息，吊舱姿态实时检测、解算与监控系统需要合理的数据储存方式、较大的存储空间、较快的数据处理速度等。

EP29108961A1公开的一种《ANTENNA ATTITUDE MEASUREMENTSENSOR AND ANTENNAATTITUDE MEASUREMENT METHOD》、CN109466766A公开的《一种自转旋翼机及侦查系统》、CN105549060A公开的《基于机载光电吊舱位置和姿态的目标定位系统》、CN104977597A公开的《基于惯性导航的GPS测量系统》使用加速度计、陀螺仪和地磁传感器获取吊舱系统的姿态信息，通过GPS天线与GPS接收机获取吊舱的位置信息。该种方案主要使用加速度计获取倾斜角度、陀螺仪和地磁传感器测量GPS接收机在空间中的方位，进而解算出GPS接收机在空中的姿态数据。首先，该方案和本发明所采用的多GPS组合测量姿态信息从原理到方案均有较大差别；其次，本发明应用在移动平台悬挂的吊舱上，GPS天线所放置的发射线圈骨架上面的各点会因为各种原因无法在一个平面上，因此上述发明专利采用的单点测姿方案对于评价吊舱平面的姿态有较大的误差。

EP1154281A1公开的《Attitude determination method and system》和CN108873044A公开的《一种用GPS接收机测直升机螺旋桨相对机身姿态的方法》CN107807375A公开的《一种基于多GPS接收机的无人机姿态追踪方法及系统》使用了多个GPS天线测试具有固定结构的平面在三维空间中的运动状态，通过坐标转换的方式测试位于同一个平面上各点的姿态变化信息。上述发明专利中GPS天线均放置在由固定机械结构支撑的单一平面上，未考虑GPS天线放置点离开该平面带来误差的问题；其测试结果的获取涉及到坐标系的转换计算过程相对本发明中基于地面基站进行解算的方式而言更加复杂，且没有考虑地面人员对姿态信息的实时监控问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种吊舱姿态实时测量、解算与监控装置，针对复杂的电磁环境下，在地面实时监控吊舱的姿态变化、飞机相对吊舱的运动、运动平台相对地面基站的运动；此外，本发明可以通过和时间域航空电磁探测系统存储的电磁数据进行融合和进一步解算，获取吊舱姿态信息和接收到的电磁数据的相关性。