專利名稱：飛機數字調平技術及方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于對飛機進行外形測量、關鍵部件或機載航電設備校準安裝時的數字化調平技術及方法，屬于飛機形貌測量技術領域。
背景技術：
飛機在進行水平測量、外形測量、關鍵部件或機載航電設備的校準安裝時，通常要將飛機調整為水平狀態。目前國內飛機調水平通常以傳統光學測量儀器——水準儀、光學經緯儀、鋼卷尺等為主，先是通過經緯儀和水平儀來測量機翼下的關鍵點和機身前后關鍵點，以測量工作人員手工測量方式獲得上述測量點的相關參數，再計算出這些點在機身坐標軸方向上的偏差來調整飛機的水平狀態。在飛機全機調水平之后，再進行其他關鍵點或部件的測量，以檢測飛機相關部件的安裝精度等。此方法的缺點是精度低、勞動強度大、效率低。
發明內容
本發明目的在于提出一種適用于對飛機進行外形測量、關鍵部件或機載航電設備校準安裝時的數字化調平技術及方法，其特征在于無需對飛機進行人工調水平步驟，采用激光跟蹤儀、激光雷達等三維數字測量儀測量飛機的水平標記點，當前測量坐標系O-X1Y1Z1 下的測量結果經轉換到飛機水平坐標系O-XYZ下，實現飛機的數字化調平。已知水平坐標系的判斷條件為水平基準點i在坐標系O-XYZ下的坐標(Xi, Yi, Zi), i = hl、h2、kl、k2、dl、d2，i@ii Zhl-Zh2 = ± σ，Zkl-Zk2 = Ik+ σ，Zdl-Zd2 = ± σ , Xdl = Xd2 = 0，其中σ為水平測量的標準偏差。則O-XYZ為飛機水平坐標系，XY面為水平面，YZ 面為飛機對稱面。設飛機橫向基準點hl、h2，縱向基準點kl、k2，對稱基準點dl、d2，在當前測量坐標系下的測量值為(Xi, Yi, Zi)，i為調水平的基準點hi、h2、kl、k2、dl、d2。如
圖1所示，當前測量坐標系O-X1Y石到飛機水平坐標系O-XYZ則水平坐標系的轉換方法如下方法一設H為hi、h2的理論距離，K為kl、k2的理論距離，D為dl、d2的理論距
離。不妨設當前坐標系為O-X1Yyi，原點定義為d2點，測量坐標系分別繞原點旋轉γ，α , θ即可獲得飛機水平坐標系。γ = arcsin(—~
H a = 2
(Zjtl ~ ^tT ). IL·
arcsin ^―-— - arcsin—
KK 使當前坐標系為O-X1Yyi分別繞Y1軸、\軸旋轉角度、、α角度，得到新坐標系 O-X2Y2Z2O 設在 O-X2Y2Z2 下，點 Cl1、d2 坐標為(χ'
dl，y dl，Z dl)、〈X d2' y d2，Z d2/， 使O-X2YJ2繞4軸旋轉方位角度θ = arcsin，得到水平坐標系0-ΧΥΖ。
方法二 設水平坐標系O-XYZ下基準點i的坐標為(Xi, Yi, ，M為由當前坐標系到飛機基準坐標系的變換矩陣；由當前測量坐標系到飛機水平坐標系O-XYZ的變換方程為:M ·(Xi, Yi, Zi)1 = (Xi, Yi, Zi)1, i = h” h2、k” k2、d” d2。設約束條件
權利要求
1.一種適用于對飛機進行外形測量、關鍵部件組裝或機載航電設備校準安裝時的數字化調平技術及方法，其特征在于無需對飛機進行人工調水平步驟，采用激光跟蹤儀、激光雷達等三維數字測量儀測量飛機的水平標記點，當前測量坐標系O-X1Yy1下的測量結果經轉換到飛機水平坐標系O-XYZ下，實現飛機的數字化調平。
2.根據權利要求1所述的技術，其特征在于已知水平坐標系的判斷條件為水平基準點 i 在坐標系 O-XYZ 下的坐標(XiiYiiZi), i = hi、h2、kl、k2、dl、d2，滿足 ^11-Zh2 = 士 σ， 4「Zk2 = Ik士 σ，&「Zd2 = 士 σ，Xdl = Xd2 = 0，其中σ為水平測量的標準偏差。則0-ΧΥΖ 為飛機水平坐標系，XY面為水平面AZ面為飛機對稱面。設飛機橫向基準點hl、h2，縱向基準點kl、k2，對稱基準點dl、d2，在當前測量坐標系下的測量值為(Xi，Yi, Zi)，i為調水平的基準點111、112、1^1、1^2、(11、(12。如圖1所示，當前測量坐標系O-X1Yyi到飛機水平坐標系O-XYZ則水平坐標系的轉換方法如下方法一設H為hi、h2的理論距離，K為kl、k2的理論距離，D為dl、d2的理論距離。 不妨設當前坐標系為O-X1Y1Z1，原點定義為d2點，測量坐標系分別繞原點旋轉Y，α，θ即可獲得飛機水平坐標系。
全文摘要
本發明目的在于提出一種適用于對飛機進行外形測量、關鍵部件或機載航電設備校準安裝時的數字化調平技術及方法，其特征在于無需對飛機進行人工調水平步驟，采用激光跟蹤儀、激光雷達等三維數字測量儀測量飛機的水平標記點，當前測量坐標系O-X1Y1Z1下的測量結果經轉換到飛機水平坐標系O-XYZ下，實現飛機的數字化調平。
文檔編號G01C9/00GK102426011SQ20111022665
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月9日 優先權日2011年8月9日
發明者周娜, 安志勇, 朱運東, 李麗娟, 林雪竹, 王勁松 申請人:長春理工大學