悬浮橇车姿态测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及姿态测量技术领域，公开了一种悬浮橇车姿态测量装置及方法，该装置包括：第一激光位移传感器，设置在车尾底部左侧，用于测量车尾底部左侧与轨道的底面之间的距离；第二激光位移传感器，设置在车头底部左侧，用于测量车头底部左侧与轨道的底面之间的距离；第三激光位移传感器，设置在车头底部右侧，用于测量车头底部右侧与轨道的底面之间的距离；处理单元，用于根据悬浮橇车的运动姿态、第一激光位移传感器检测的距离、第二激光位移传感器检测的距离和第三激光位移传感器检测的距离以及第一激光位移传感器与第二激光位移传感器之间的距离和/或第二激光位移传感器与第三激光位移传感器之间的距离计算悬浮橇车的姿态角。态角。态角。

【技术实现步骤摘要】
悬浮橇车姿态测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及姿态测量
，尤其涉及一种悬浮橇车姿态测量装置及方法。

技术介绍

[0002]电动悬浮电磁推进橇车(以下简称“悬浮橇车”)是一种利用直线电机产生的电磁推力加速前进，利用电动悬浮系统产生的悬浮力、导向力实现与轨道无接触悬浮前进的高速运动物体。悬浮橇车运动到一定速度可实现稳定悬浮，脱离与轨道的接触，可大幅减小橇车和轨道间的耦合振动。
[0003]根据悬浮推进的总体方案，悬浮橇车位于U型轨道槽内，是一种在U型轨道槽内6自由度运动的物体。悬浮橇车与轨道槽壁面的机械气隙较小，约20～30mm，而悬浮橇车长度一般在2m以上，因此其在U型槽内的偏航姿态角较小，基本可以忽略。
[0004]悬浮橇车在运动过程中，为监测其悬浮运动的稳定性，需对其运动过程中的位移和姿态进行测量。传统的6自由度运动物体一般采用惯导进行位姿测量，而悬浮橇车由于两侧具有超导磁体，其磁场环境较为恶劣，惯导的测量精度将会受到影响，相应地也就无法对悬浮橇车的位移和姿态进行精确测量。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种悬浮橇车姿态测量装置及方法，能够解决现有技术中的技术问题。
[0006]本专利技术提供了一种悬浮橇车姿态测量装置，其中，该装置包括：
[0007]第一激光位移传感器，设置在所述悬浮橇车的车尾底部左侧，用于测量车尾底部左侧与轨道的底面之间的距离；
[0008]第二激光位移传感器，设置在所述悬浮橇车的车头底部左侧，用于测量车头底部左侧与轨道的底面之间的距离；
[0009]第三激光位移传感器，设置在所述悬浮橇车的车头底部右侧，用于测量车头底部右侧与轨道的底面之间的距离；
[0010]处理单元，用于根据所述悬浮橇车的运动姿态、所述第一激光位移传感器检测的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离以及所述第一激光位移传感器与所述第二激光位移传感器之间的距离和/或所述第二激光位移传感器与所述第三激光位移传感器之间的距离计算所述悬浮橇车的姿态角。
[0011]优选地，在所述悬浮橇车仅进行俯仰运动的情况下，所述姿态角包括俯仰角，所述处理单元根据所述第一激光位移传感器与所述第二激光位移传感器之间的距离、所述第一激光位移传感器检测的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的俯仰角，其中所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离相等。
[0012]优选地，在所述悬浮橇车仅进行滚转运动的情况下，所述姿态角包括滚转角，所述
处理单元根据所述第二激光位移传感器与所述第三激光位移传感器之间的距离、所述第一激光位移传感器检测的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的滚转角，其中所述第一激光位移传感器检测的距离和所述第二激光位移传感器检测的距离相等。
[0013]优选地，在所述悬浮橇车先进行俯仰运动再进行滚转运动的情况下，所述姿态角包括俯仰角和滚转角，所述处理单元根据所述第二激光位移传感器与所述第三激光位移传感器之间的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的滚转角，并根据所计算的滚转角、所述第一激光位移传感器与所述第二激光位移传感器之间的距离、所述第一激光位移传感器检测的距离和所述第二激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的俯仰角。
[0014]优选地，所述处理单元还用于根据所述悬浮橇车的运动姿态和对应运动姿态下计算的姿态角计算车尾底部左侧与轨道的底面之间的垂向距离、车头底部左侧与轨道的底面之间的垂向距离和车头底部右侧与轨道的底面之间的垂向距离。
[0015]本专利技术还提供了一种悬浮橇车姿态测量方法，其中，该方法包括：
[0016]利用第一激光位移传感器测量车尾底部左侧与轨道的底面之间的距离，所述第一激光位移传感器设置在所述悬浮橇车的车尾底部左侧；
[0017]利用第二激光位移传感器测量车头底部左侧与轨道的底面之间的距离，所述第二激光位移传感器设置在所述悬浮橇车的车头底部左侧；
[0018]利用第三激光位移传感器用于测量车头底部右侧与轨道的底面之间的距离，所述第三激光位移传感器设置在所述悬浮橇车的车头底部右侧；
[0019]利用处理单元根据所述悬浮橇车的运动姿态、所述第一激光位移传感器检测的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离以及所述第一激光位移传感器与所述第二激光位移传感器之间的距离和/或所述第二激光位移传感器与所述第三激光位移传感器之间的距离计算所述悬浮橇车的姿态角。
[0020]优选地，在所述悬浮橇车仅进行俯仰运动的情况下，所述姿态角包括俯仰角，所述处理单元根据所述第一激光位移传感器与所述第二激光位移传感器之间的距离、所述第一激光位移传感器检测的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的俯仰角，其中所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离相等。
[0021]优选地，在所述悬浮橇车仅进行滚转运动的情况下，所述姿态角包括滚转角，所述处理单元根据所述第二激光位移传感器与所述第三激光位移传感器之间的距离、所述第一激光位移传感器检测的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的滚转角，其中所述第一激光位移传感器检测的距离和所述第二激光位移传感器检测的距离相等。
[0022]优选地，在所述悬浮橇车先进行俯仰运动再进行滚转运动的情况下，所述姿态角包括俯仰角和滚转角，所述处理单元根据所述第二激光位移传感器与所述第三激光位移传感器之间的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的滚转角，并根据所计算的滚转角、所述第一激光位移传感器与所述第二激光位移传感器之间的距离、所述第一激光位移传感器检测的距离和所述第二激光
位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的俯仰角。
[0023]优选地，该方法还包括：
[0024]利用处理单元根据所述悬浮橇车的运动姿态和对应运动姿态下计算的姿态角计算车尾底部左侧与轨道的底面之间的垂向距离、车头底部左侧与轨道的底面之间的垂向距离和车头底部右侧与轨道的底面之间的垂向距离。
[0025]通过上述技术方案，可以根据设置在悬浮橇车底部的激光位移传感器的检测结果计算悬浮橇车的姿态角，这样的方式不受强磁场环境的影响，并且在偏航姿态角较小、轨道壁面较为平整的情况下可达到很高的测量精度，有效地解决了悬浮橇车姿态测量的技术难题。
附图说明
[0026]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬浮橇车姿态测量装置，其特征在于，该装置包括：第一激光位移传感器，设置在所述悬浮橇车的车尾底部左侧，用于测量车尾底部左侧与轨道的底面之间的距离；第二激光位移传感器，设置在所述悬浮橇车的车头底部左侧，用于测量车头底部左侧与轨道的底面之间的距离；第三激光位移传感器，设置在所述悬浮橇车的车头底部右侧，用于测量车头底部右侧与轨道的底面之间的距离；处理单元，用于根据所述悬浮橇车的运动姿态、所述第一激光位移传感器检测的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离以及所述第一激光位移传感器与所述第二激光位移传感器之间的距离和/或所述第二激光位移传感器与所述第三激光位移传感器之间的距离计算所述悬浮橇车的姿态角。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述悬浮橇车仅进行俯仰运动的情况下，所述姿态角包括俯仰角，所述处理单元根据所述第一激光位移传感器与所述第二激光位移传感器之间的距离、所述第一激光位移传感器检测的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的俯仰角，其中所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离相等。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述悬浮橇车仅进行滚转运动的情况下，所述姿态角包括滚转角，所述处理单元根据所述第二激光位移传感器与所述第三激光位移传感器之间的距离、所述第一激光位移传感器检测的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的滚转角，其中所述第一激光位移传感器检测的距离和所述第二激光位移传感器检测的距离相等。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述悬浮橇车先进行俯仰运动再进行滚转运动的情况下，所述姿态角包括俯仰角和滚转角，所述处理单元根据所述第二激光位移传感器与所述第三激光位移传感器之间的距离、所述第二激光位移传感器检测的距离和所述第三激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的滚转角，并根据所计算的滚转角、所述第一激光位移传感器与所述第二激光位移传感器之间的距离、所述第一激光位移传感器检测的距离和所述第二激光位移传感器检测的距离计算所述悬浮橇车的俯仰角。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于根据所述悬浮橇车的运动姿态和对应运动姿态下计算的姿态角计算车尾底部左侧与轨道的底面之间的垂向距离、车头底部左侧与轨道的底面之间的垂向距离和车头底部右侧与轨道的底面之间的垂向距离。6.一种悬浮橇车姿态测量方法，其特征在于，该方法包...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟茂春，邹玲，张艳清，谭浩，龚珺，高文轶，周长斌，符晓亚，潘念侨，余笔超，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：