[发明专利]一种航空电磁软支架吊舱的姿态测量方法与装置

说明书

本发明提供一种航空电磁软支架吊舱的姿态测量方法，包括：天线设置：吊舱上安装有至少3个GNSS天线，地面设置至少1个包含GNSS天线的地面基站；动态差分解算：以吊舱的一个GNSS天线为移动基站，计算吊舱其余GNSS天线相对移动基站的空间位置；静态差分解算：通过移动基站与地面基站的静态差分解算，获得移动基站的空间坐标；空间姿态解算：以吊舱上所有GNSS天线空间坐标数据计算得出吊舱的空间三维姿态。本发明解算出来稳定的吊舱姿态，适合软支架吊舱系统；当GNSS天线较多时，能够有效计算出吊舱的形变，从而为直升机航空电磁系统姿态校正、吊舱性能的提高提供关键数据。

技术领域

本发明涉及航空大地电磁探测技术领域，尤其涉及一种航空电磁软支架吊舱的姿态测量方法与装置。

背景技术

直升机航空电磁软支架吊舱的优点是吊舱的连接关节能够一定程度的自由活动，大幅缓解飞行测量中震动产生的影响，从而降低系统的噪声水平，而且相比硬支架吊舱能够大幅的降低吊舱的重量，更容易制造出大尺寸吊舱，提高系统的探测深度。软支架吊舱主要由直管和弯管两种线管组合而成，如图1所示。吊舱的姿态测量对于系统在空中飞行状态的修正、对后续数据进行矫正至关重要，能够帮助提升系统的性能水平。以往硬支架吊舱的姿态测量方案主要是采用惯导系统进行姿态测量，一般是通过在一个刚性管上安装姿态感应陀螺和两个GNSS天线，利用部分代替整体，获取吊舱的方位角、俯仰角和横滚角三维姿态，图1所示。这种方法在硬支架吊舱系统上能够起到非常好的作用。

然而，对于软支架吊舱系统而言，正因为关节能够自由活动的原因，以往硬支架上使用惯导系统进行姿态测量的方法对于软支架而言不适用。由于吊舱上的直管和弯管都能够一定程度的活动，那么当惯导姿态测量系统安装在其中一个线管上时，其测量的姿态只是这个线管的姿态，而不是整个吊舱系统的姿态，如图2所示。导致这种测量方法失效。

发明内容

本发明实施例提供一种航空电磁软支架吊舱的姿态测量方法，用以解决现有技术中存在的缺陷。

本发明实施例提供一种航空电磁软支架吊舱的姿态测量方法，包括：

天线设置：吊舱上安装有至少3个GNSS天线，地面设置至少1个包含GNSS天线的地面基站；

动态差分解算：以吊舱的一个GNSS天线为移动基站，计算吊舱其余GNSS天线相对移动基站的空间位置；

静态差分解算：通过移动基站与地面基站的静态差分解算，获得移动基站的空间坐标，以所述空间坐标为基础计算得出吊舱上移动基站之外其余GNSS天线的空间坐标；

空间姿态解算：以吊舱上所有GNSS天线空间坐标数据计算得出吊舱的空间三维姿态。

进一步的，动态差分解算中，所有吊舱GNSS天线同步接收卫星信号，将吊舱移动基站外其余GNSS天线的卫星信号与移动基站信号进行动态差分解算，获得所述其余GNSS天线相对移动基站的空间位置。

进一步的，空间姿态解算中，以吊舱上所有GNSS天线空间坐标数据计算得到所有吊舱GNSS天线所在平面；将吊舱简化为圆形仓，利用空间解析几何计算出圆形仓的圆心及圆的空间坐标；根据设定的朝向计算出圆形仓的方位角、俯仰角和横滚角，所述方位角、俯仰角和横滚角即为吊舱的空间三维姿态。

进一步的，吊舱上安装有3个GNSS天线，地面设置1个包含GNSS天线的地面基站。空间姿态解算中，以吊舱上3个GNSS天线空间坐标数据计算得到所有吊舱GNSS天线所在平面；通过求解以下方程组获取所述平面的A、B、D三个参数，呈水平状态的吊舱将z轴设为主序轴，其系数设置为1；

在求取这三个参数后，吊舱GNSS天线所在平面表述为：

Ax+By+z+D＝0

获得吊舱GNSS天线所在平面方程。