本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)載角度校正裝置及校正方法。

背景技術(shù)：

今年，隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在軍事和民用領(lǐng)域，航空技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。未來航空技術(shù)也是重要的發(fā)展趨勢。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，越來的越多的科技設(shè)備都可以裝載于飛行設(shè)備中，例如監(jiān)測傳感設(shè)備、通訊設(shè)備、定位設(shè)備、拍攝設(shè)備等，都廣泛的應(yīng)用于航空技術(shù)領(lǐng)域中。

其中，通過在飛行設(shè)備中裝載的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對地面的圖像的監(jiān)控、空中高度的測量等，而且不同的高空高度具有不同的監(jiān)測環(huán)境，而且非預(yù)期的測量角度(例如傾斜)會使得測量數(shù)據(jù)失真，例如拍攝照片的錯位等，那么精確的在某一高度進(jìn)行測量變的尤為重要。然而，目前飛行設(shè)備在對地面進(jìn)行監(jiān)測時，由于受到外界環(huán)境的影響(例如風(fēng)、氣壓、高度等)，往往無法在期望的角度，利用例如照相機(jī)等設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的拍攝。雖然現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在陀螺儀等測量設(shè)備來進(jìn)行角度測量，從而實(shí)現(xiàn)角度校正的設(shè)備，但是依然無法滿足高精度的測量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠提高測量精度，精確測量傾斜角度變化趨勢后進(jìn)行飛行設(shè)備的角度校正，從而提高監(jiān)測效率，提高監(jiān)測精度的機(jī)載角度校正裝置及校正方法。

本發(fā)明提供了一種機(jī)載角度校正裝置，包括測量裝置和標(biāo)定器，測量裝置通過連桿設(shè)置于支架上，標(biāo)定器通過柔性連接線設(shè)置于支架上；

其中測量裝置包括外殼、底座、第一距離測量單元、第二距離測量單元和第三距離測量單元，底座的上端與外殼的下端固定連接，第一距離測量單元、第二距離測量單元和第三距離測量單元分別設(shè)置于底座的下端；第二距離測量單元的信號發(fā)射方向垂直向下，并且分別與第一距離測量單元和第三距離測量單元的信號發(fā)射方向的夾角為5°，第一、二、三距離測量單元的信號發(fā)射方向在同一平面；

外殼的外壁上設(shè)置有測距傳感器，測距傳感器的設(shè)置位置在水平方向與標(biāo)定器的下沿齊平；

標(biāo)定器具有刻度，并且其在刻度范圍內(nèi)設(shè)置具有對測距傳感器發(fā)射的信號進(jìn)行感應(yīng)，實(shí)時的記錄感應(yīng)位置的感應(yīng)器；標(biāo)定器的下端設(shè)置有用于測量標(biāo)定器到地面的垂直距離的標(biāo)定傳感器。

其中，外殼的內(nèi)腔容納電子器件。

其中，標(biāo)定傳感器為高度測量傳感器。

其中，機(jī)載角度校正裝置設(shè)置于搭載平臺上。

本發(fā)明還提供了一種利用機(jī)載角度校正裝置的校正方法，依次包括如下步驟：

(1)進(jìn)行初始化校準(zhǔn)：利用測距傳感器發(fā)射測距信號至標(biāo)定器，標(biāo)定器實(shí)時感應(yīng)測距傳感器發(fā)射測距信號的感應(yīng)位置，調(diào)整測距傳感器發(fā)射測距信號的發(fā)射角度使得發(fā)射信號對準(zhǔn)標(biāo)定器的0點(diǎn)；

(2)通過標(biāo)定器測量標(biāo)定器到地面的垂直距離，用測量得到的標(biāo)定器到地面的垂直距離減去測距傳感器的信號水平發(fā)射方向到第二距離測量單元的發(fā)射測量起點(diǎn)之間的距離，得到第一距離；

(3)利用第二距離和第一、三距離測量單元的信號發(fā)射方向關(guān)系，分別計算得到第一、第三距離測量單元發(fā)射方向上到地面的第一、三距離；

(4)利用第一、二、三距離測量單元分別測量對應(yīng)方向上的第一、二、三測量距離，將第一、二、三測量距離和第一、二、三距離分別對比，如果三者相同則進(jìn)入步驟(5)，否則則調(diào)整搭載平臺的傾斜角后，重復(fù)步驟(1)-(3)；

(5)通過測距傳感器測量到標(biāo)定器的0點(diǎn)的標(biāo)定距離；

(6)利用第一、二、三距離測量單元和測距傳感器實(shí)時測量，根據(jù)測量結(jié)果實(shí)時調(diào)整搭載平臺的傾斜角度。

其中，步驟(6)中根據(jù)測量結(jié)果實(shí)時調(diào)整搭載平臺的傾斜角度具體為：

A.如果第一、二距離測量單元的測量路徑增大，且第三距離測量單元的測量路徑和測距傳感器的測量路徑減小，則搭載平臺的傾斜角度向第三距離測量單元的一側(cè)調(diào)整；

B.如果第一距離測量單元的測量路徑減小，且第二、三距離測量單元的測量路徑和測距傳感器的測量路徑增大，則搭載平臺的傾斜角度向第一距離測量單元的一側(cè)調(diào)整；

C.如果第一、二、三距離測量單元和測距傳感器的測量路徑不變，則搭載平臺的傾斜角度不調(diào)整。

其中，搭載平臺的傾斜角度的調(diào)整方式為增大或減小對應(yīng)側(cè)的動力功率。

其中，還包括步驟(7)：利用步驟(2)得到的第一距離和步驟(6)中第一距離測量單元實(shí)時測量的距離，通過三角函數(shù)得到傾斜角度。

其中，還包括步驟(8)：利用預(yù)存的校準(zhǔn)的測距傳感器發(fā)射測距信號的路徑長度對應(yīng)的刻度與傾斜角度的關(guān)系，通過感應(yīng)器實(shí)時感應(yīng)的刻度位置得到傾斜角度。

本發(fā)明的機(jī)載角度校正裝置及校正方法，可以實(shí)現(xiàn)：

1)實(shí)時獲取傾斜角度，動態(tài)調(diào)整傾斜角度；

2)在現(xiàn)有角度測量后校正的基礎(chǔ)上，對傾斜角度進(jìn)行進(jìn)一步的精細(xì)測量，能夠提高測量精度，

監(jiān)測效率。

附圖說明

圖1為機(jī)載角度校正裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為標(biāo)定器的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為角度校正原理示意圖

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施，有必要在此指出的是，以下實(shí)施只是用于本發(fā)明的進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍然屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種機(jī)載角度校正裝置及校正方法，如圖1所示，機(jī)載角度校正裝置1包括測量裝置和標(biāo)定器7，測量裝置通過連桿設(shè)置于支架上，標(biāo)定器7通過柔性連接線設(shè)置于支架上；其中測量裝置包括外殼2、底座3、第一距離測量單元4、第二距離測量單元5和第三距離測量單元4’，底座3的上端與外殼2的下端固定連接，外殼2的內(nèi)腔可容納電子器件，例如處理電路等；第一距離測量單元4、第二距離測量單元5和第三距離測量單元4’分別設(shè)置于底座3的下端；第二距離測量單元5的信號發(fā)射方向垂直向下，并且分別與第一距離測量單元4和第三距離測量單元4’的信號發(fā)射方向的夾角為5°，第一、二、三距離測量單元的信號發(fā)射方向在同一平面；外殼2的外壁上設(shè)置有測距傳感器6，測距傳感器6的設(shè)置位置在水平方向上與標(biāo)定器7的下沿齊平，及定標(biāo)器7的下沿與測距傳感器位于同一高度，這樣可以通過標(biāo)定器7來測量垂直距離，根據(jù)測量裝置的設(shè)計尺寸，通過標(biāo)定器7測量的垂直距離減去測距傳感器6的水平方向到第二距離測量單元的發(fā)射測量起點(diǎn)之間的距離，得到在沒有發(fā)生傾斜時第二距離測量單元測量的垂直距離，通過計算同時得到第一、三距離測量單元的測量距離。

因?yàn)闃?biāo)定器7受到重力的作用，而柔性連接線并不會限制標(biāo)定器7的移動，因此，當(dāng)飛行裝置傾斜的時候，標(biāo)定器7依然會受到重力的作用，自身不會發(fā)生相對的傾斜，那么可以利用標(biāo)定器7進(jìn)行標(biāo)定。如圖2所示，標(biāo)定器7具有刻度，中間為0，向上為正，向下為負(fù)，并且其在刻度范圍內(nèi)具有感應(yīng)器，從而可以對測距傳感器6發(fā)射的信號進(jìn)行感應(yīng)，實(shí)時的記錄感應(yīng)位置。

圖3為角度校正原理示意圖，首先，通過標(biāo)定器7進(jìn)行初始化校準(zhǔn)，測距傳感器6發(fā)射測距信號，并且發(fā)射信號對準(zhǔn)標(biāo)定器7的0點(diǎn)，在進(jìn)行校正的過程中，如果沒有發(fā)生傾斜，則第二距離測量單元5的信號發(fā)射方向垂直向下，并且第一距離測量單元4和第三距離測量單元4’的信號發(fā)射方向與其夾角為5°。當(dāng)發(fā)生在某一方向的傾斜時，標(biāo)定器7受到重力的作用依然垂直向下，測距傳感器6的發(fā)射信號路徑e、第一、二、三距離測量單元的發(fā)射信號路徑a，b，c都會發(fā)生偏移，如圖3所示的情況，當(dāng)飛行裝置朝右側(cè)傾斜的時候，測距傳感器6的發(fā)射信號路徑e變短，發(fā)射信號對準(zhǔn)標(biāo)定器7的負(fù)刻度，第一、二距離測量單元的發(fā)射信號路徑a，b同時變大為a’，b’，而第三距離測量單元的發(fā)射信號路徑c則變小為c’,那么通過判斷各個路徑就可以得到傾斜角度的情況，從而對飛行器進(jìn)行角度的調(diào)整。

本發(fā)明還提供了一種利用機(jī)載角度校正裝置的校正方法，依次包括如下步驟：

(1)進(jìn)行初始化校準(zhǔn)：利用測距傳感器發(fā)射測距信號至標(biāo)定器，標(biāo)定器實(shí)時感應(yīng)測距傳感器發(fā)射測距信號的感應(yīng)位置，調(diào)整測距傳感器發(fā)射測距信號的發(fā)射角度使得發(fā)射信號對準(zhǔn)標(biāo)定器的0點(diǎn)；

(2)通過標(biāo)定器測量標(biāo)定器到地面的垂直距離，用測量得到的標(biāo)定器到地面的垂直距離減去測距傳感器的信號水平發(fā)射方向到第二距離測量單元的發(fā)射測量起點(diǎn)之間的距離，得到第二距離；

(3)利用第二距離和第一、三距離測量單元的信號發(fā)射方向關(guān)系(5°的夾角)，分別計算得到第一、第三距離測量單元發(fā)射方向上到地面的第一、三距離；

(4)利用第一、二、三距離測量單元分別測量對應(yīng)方向上的第一、二、三測量距離，將第一、二、三測量距離和第一、二、三距離分別對比，如果三者相同則進(jìn)入步驟(5)，否則則調(diào)整搭載平臺的傾斜角后，重復(fù)步驟(1)-(3)；

(5)通過測距傳感器測量到標(biāo)定器的0點(diǎn)的標(biāo)定距離；

(6)利用第一、二、三距離測量單元和測距傳感器實(shí)時測量，根據(jù)測量結(jié)果實(shí)時調(diào)整搭載平臺的傾斜角度。

其中，步驟(6)中根據(jù)測量結(jié)果實(shí)時調(diào)整搭載平臺的傾斜角度具體為：

A.如果第一、二距離測量單元的測量路徑增大，且第三距離測量單元的測量路徑和測距傳感器的測量路徑減小，則搭載平臺的傾斜角度向第三距離測量單元的一側(cè)調(diào)整；

B.如果第一距離測量單元的測量路徑減小，且第二、三距離測量單元的測量路徑和測距傳感器的測量路徑增大，則搭載平臺的傾斜角度向第一距離測量單元的一側(cè)調(diào)整；

C.如果第一、二、三距離測量單元和測距傳感器的測量路徑不變，則搭載平臺的傾斜角度不調(diào)整。

其中，搭載平臺的傾斜角度的調(diào)整方式為增大或減小對應(yīng)側(cè)的動力功率。

本發(fā)明中的參數(shù)部分可以通過直接設(shè)置、測量的方式獲取，其他參數(shù)可以通過計算或其他本領(lǐng)域公知的方式獲得，另外本發(fā)明是在在不明顯傾斜的情況下進(jìn)行的精確微調(diào)整，對于一些傾斜較大，或者極端的情況下不適用的技術(shù)方案都應(yīng)當(dāng)排除，本發(fā)明是在合理的預(yù)期下完成，任何不適用的參數(shù)、公式、方案也都應(yīng)排除。

盡管為了說明的目的，已描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，不脫離所附權(quán)利要求中公開的發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種修改、添加和替換等的改變，而所有這些改變都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍，并且本發(fā)明要求保護(hù)的產(chǎn)品各個部門和方法中的各個步驟，可以以任意組合的形式組合在一起。因此，對本發(fā)明中所公開的實(shí)施方式的描述并非為了限制本發(fā)明的范圍，而是用于描述本發(fā)明。相應(yīng)地，本發(fā)明的范圍不受以上實(shí)施方式的限制，而是由權(quán)利要求或其等同物進(jìn)行限定。