一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法技术

本发明专利技术涉及飞机重量重心测量技术领域，公开了一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，包括以下步骤：步骤S1，设置待测对象的激光跟踪仪位置以及坐标系；步骤S2，在待测对象附近布设固定的地面参考点并保存坐标；步骤S3，移动激光跟踪仪测量飞机机身上的水平参考点，测量后恢复坐标系；步骤S4，当飞机千斤顶与顶窝接触后，再次测量水平参考点，此时千斤顶的顶升高度就是顶窝升高的高度；步骤S5，循环测量飞机千斤顶的高度计算出飞机顶升过程的姿态，通过直接测量法与空间四点定位法测量各点坐标，实现飞机空间任意点坐标的解算。本发明专利技术通过激光测量手段实现飞机表面空间任意点坐标信息的解算，包括未遮挡点和被遮挡点。包括未遮挡点和被遮挡点。包括未遮挡点和被遮挡点。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法


[0001]本专利技术涉及飞机重量重心测量
，具体地说，是一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，用于飞机顶升过程中飞机表面任意位置的空间测量与坐标解算，也可用于飞机及其他零部件的空间重构。

技术介绍

[0002]由于飞机重量和重心位置会对飞机的操纵性及安全性产生重大影响，飞机研制及交付前需要对其重量重心进行测量以满足理论设计值的许可要求。现有的飞机称重过程中通常涉及各种姿态调整、空载、满载等试验，调姿耗时长，自动化水平低。
[0003]为了获取飞机的顶升过程的姿态变化，需要获取飞机各点的空间位置即坐标信息。传统的飞机调姿方法通常是通过前机身和左、右机翼三个千斤顶配合水平测量仪来调整飞机姿态，然后计算飞机测量标点之间的相对位置，来转换飞机的顶升高度与实际角度值。这种计算方式对飞机标点的之间的距离标记精度要求高，在调整的过程中经常需要经过人工反复顶起、放下，一旦飞机发生某些微小变化，现有方法获得的飞机各点的位置与坐标信息就会存在一定的误差。
[0004]激光跟踪测量系统具有高精度、便携式、实时测量等特点，基于角度传感和距离测量技术可以实现激光仪和靶镜之间的信息交互，从而测得直角坐标系下待测点A(x,y,z)的坐标信息，目前已在飞机姿态调节中初步应用。由于受到位置条件的限制，飞机的某些测量点往往被遮挡不能被激光跟踪仪直接捕捉，需要通过间接手段测量得到，如：通过激光跟踪仪转站(公开号为CN102997846A)或者平面镜成像(公开号为CN111912387A)。虽然解决了传统飞机测量精度低的问题，但需要挪位或额外增加设备，耗时费力，测量效率低。
[0005]因此，基于上述问题，本专利技术提供了一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，通过激光测量手段实现飞机表面空间任意点坐标信息的解算，包括未遮挡点和被遮挡点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，实现飞机表面空间任意点坐标信息的解算的功能，具有既能解算未遮挡点也能解算被遮挡点的效果。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1，设置待测对象的激光跟踪仪位置以及坐标系；
[0009]步骤S2，在待测对象附近布设固定的地面参考点并保存坐标；
[0010]步骤S3，移动激光跟踪仪测量飞机机身上的水平参考点，测量后恢复坐标系；
[0011]步骤S4，当飞机千斤顶与顶窝接触后，再次测量水平参考点，此时千斤顶的顶升高度就是顶窝升高的高度；
[0012]步骤S5，循环测量飞机千斤顶的高度计算出飞机顶升过程的姿态，通过直接测量法与空间四点定位法测量各点坐标，实现飞机空间任意点坐标的解算。
[0013]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤S1包括：
[0014]所述激光跟踪仪距离待测对象的最远测量点不超过20m。
[0015]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤S2包括：
[0016]根据移动前所测量的地面参考点的坐标位置恢复坐标系。
[0017]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤S3包括：
[0018]当移动跟踪仪移动测量飞机机身上的水平参考点后，通过测量地面参考点恢复坐标系。
[0019]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤S5包括：
[0020]使用直接测量法测量未遮挡点；
[0021]使用空间四点定位法测量受机身遮挡的被遮挡点，所述空间四点定位法中的四点不共面。
[0022]为了更好地实现本专利技术，进一步地，包括：
[0023]假设待定遮挡点P坐标为(x,y,z)，为P点选取飞机表面位置任意四点a点、b点、c点、d点，通过激光测距仪测得坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)、(x4,y4,z4)，此四点不共面；
[0024]同时测得P点到a点、b点、c点、d点四点的距离分别为d1,d2,d3,d4，四点到P点距离可直接测量或者通过数模查询得到；
[0025]根据空间距离公式依次进行计算d1,d2,d3,d4；
[0026]将整理并消去高次项的空间距离公式改写成空间距离矩阵AX＝C，式中：
[0027][0028]通过求解向量X获取遮挡点P的坐标(x,y,z)。
[0029]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0030](1)本专利技术为了确定飞机顶升过程中的姿态变化，通过激光测量手段实现飞机表面空间任意点坐标信息的解算，包括未遮挡点和被遮挡点。对于未遮挡点，可直接通过激光跟踪仪测得；对于被遮挡点，本专利技术提供了一种基于空间四点定位的被遮挡点间接坐标解析方法，实现飞机表面空间任意点坐标解算，无需增加平面镜等额外设备，减少挪位次数，只需要建立坐标系后，在可见测点处安装靶镜，通过激光搜索靶点的坐标及可见靶点和被遮挡点之间的距离从而解算待测被遮挡点坐标，操作简便，尽可能减少转站次数，有效提高了飞机地面试验效率。
附图说明
[0031]本专利技术结合下面附图和实施例做进一步说明，本专利技术所有构思创新应视为所公开内容和本专利技术保护范围。
[0032]图1为本专利技术提供的激光跟踪仪布设位置示意图。
具体实施方式
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附
图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0035]实施例1：
[0036]本实施例的一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，如图1所示，选取合适的激光跟踪仪位置，使得激光跟踪仪尽可能多的直接观测到更多的测量点位。考虑到跟踪点位的测量不确定度及误差，跟踪仪距离最远测量点不超过20m为好。
[0037]本专利技术为了确定飞机顶升过程中的姿态变化，通过激光测量手段实现飞机表面空间任意点坐标信息的解算，包括未遮挡点和被遮挡点。对于未遮挡点，可直接通过激光跟踪仪测得；对于被遮挡点，本专利技术提供了一种基于空间四点定位的被遮挡点间接坐标解析方法，实现飞机表面空间任意点坐标解算，无需增加平面镜等额外设备，减少挪位次数，只需要建立坐标系后，在可见测点处安装靶镜，通过激光搜索靶点的坐标及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，设置待测对象的激光跟踪仪位置以及坐标系；步骤S2，在待测对象附近布设固定的地面参考点并保存坐标；步骤S3，移动激光跟踪仪测量飞机机身上的水平参考点，测量后恢复坐标系；步骤S4，当飞机千斤顶与顶窝接触后，再次测量水平参考点，此时千斤顶的顶升高度就是顶窝升高的高度；步骤S5，循环测量飞机千斤顶的高度计算出飞机顶升过程的姿态，通过直接测量法与空间四点定位法测量各点坐标，实现飞机空间任意点坐标的解算。2.根据权利要求1所述的一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，其特征在于，所述步骤S1包括：所述激光跟踪仪距离待测对象的最远测量点不超过20m。3.根据权利要求1所述的一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，其特征在于，所述步骤S2包括：根据移动前所测量的地面参考点的坐标位置恢复坐标系。4.根据权利要求1所述的一种飞机表面空间任意点坐标的解算方法，其特征在于，所述步骤S3包括：当移动跟踪仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，郭一良，陈海军，李乘风，马志伟，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：