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专利名称：飞机数字调平技术及方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于对飞机进行外形测量、关键部件或机载航电设备校准安装时的数字化调平技术及方法，属于飞机形貌测量技术领域。
背景技术：
飞机在进行水平测量、外形测量、关键部件或机载航电设备的校准安装时，通常要将飞机调整为水平状态。目前国内飞机调水平通常以传统光学测量仪器——水准仪、光学经纬仪、钢卷尺等为主，先是通过经纬仪和水平仪来测量机翼下的关键点和机身前后关键点，以测量工作人员手工测量方式获得上述测量点的相关参数，再计算出这些点在机身坐标轴方向上的偏差来调整飞机的水平状态。在飞机全机调水平之后，再进行其他关键点或部件的测量，以检测飞机相关部件的安装精度等。此方法的缺点是精度低、劳动强度大、效率低。

发明内容
本发明目的在于提出一种适用于对飞机进行外形测量、关键部件或机载航电设备校准安装时的数字化调平技术及方法，其特征在于无需对飞机进行人工调水平步骤，采用激光跟踪仪、激光雷达等三维数字测量仪测量飞机的水平标记点，当前测量坐标系O-X1Y1Z1 下的测量结果经转换到飞机水平坐标系O-XYZ下，实现飞机的数字化调平。已知水平坐标系的判断条件为水平基准点i在坐标系O-XYZ下的坐标(Xi, Yi, Zi), i = hl、h2、kl、k2、dl、d2，[email protected] Zhl-Zh2 = ± σ，Zkl-Zk2 = Ik+ σ，Zdl-Zd2 = ± σ , Xdl = Xd2 = 0，其中σ为水平测量的标准偏差。则O-XYZ为飞机水平坐标系，XY面为水平面，YZ 面为飞机对称面。设飞机横向基准点hl、h2，纵向基准点kl、k2，对称基准点dl、d2，在当前测量坐标系下的测量值为(Xi, Yi, Zi)，i为调水平的基准点hi、h2、kl、k2、dl、d2。如

图1所示，当前测量坐标系O-X1Y石到飞机水平坐标系O-XYZ则水平坐标系的转换方法如下方法一设H为hi、h2的理论距离，K为kl、k2的理论距离，D为dl、d2的理论距
离。不妨设当前坐标系为O-X1Yyi，原点定义为d2点，测量坐标系分别绕原点旋转γ，α , θ即可获得飞机水平坐标系。γ = arcsin(—~
H a = 2
(Zjtl ~ ^tT ). IL·
arcsin ^―-— - arcsin—
KK 使当前坐标系为O-X1Yyi分别绕Y1轴、\轴旋转角度、、α角度，得到新坐标系 O-X2Y2Z2O 设在 O-X2Y2Z2 下，点 Cl1、d2 坐标为(χ'
dl，y dl，Z dl)、〈X d2' y d2，Z d2/， 使O-X2YJ2绕4轴旋转方位角度θ = arcsin，得到水平坐标系0-ΧΥΖ。
方法二 设水平坐标系O-XYZ下基准点i的坐标为(Xi, Yi, ，M为由当前坐标系到飞机基准坐标系的变换矩阵；由当前测量坐标系到飞机水平坐标系O-XYZ的变换方程为:M ·(Xi, Yi, Zi)1 = (Xi, Yi, Zi)1, i = h” h2、k” k2、d” d2。设约束条件
权利要求
1.一种适用于对飞机进行外形测量、关键部件组装或机载航电设备校准安装时的数字化调平技术及方法，其特征在于无需对飞机进行人工调水平步骤，采用激光跟踪仪、激光雷达等三维数字测量仪测量飞机的水平标记点，当前测量坐标系O-X1Yy1下的测量结果经转换到飞机水平坐标系O-XYZ下，实现飞机的数字化调平。
2.根据权利要求1所述的技术，其特征在于已知水平坐标系的判断条件为水平基准点 i 在坐标系 O-XYZ 下的坐标(XiiYiiZi), i = hi、h2、kl、k2、dl、d2，满足 ^11-Zh2 = 士 σ， 4「Zk2 = Ik士 σ，&「Zd2 = 士 σ，Xdl = Xd2 = 0，其中σ为水平测量的标准偏差。则0-ΧΥΖ 为飞机水平坐标系，XY面为水平面AZ面为飞机对称面。设飞机横向基准点hl、h2，纵向基准点kl、k2，对称基准点dl、d2，在当前测量坐标系下的测量值为(Xi，Yi, Zi)，i为调水平的基准点111、112、1^1、1^2、(11、(12。如图1所示，当前测量坐标系O-X1Yyi到飞机水平坐标系O-XYZ则水平坐标系的转换方法如下方法一设H为hi、h2的理论距离，K为kl、k2的理论距离，D为dl、d2的理论距离。 不妨设当前坐标系为O-X1Y1Z1，原点定义为d2点，测量坐标系分别绕原点旋转Y，α，θ即可获得飞机水平坐标系。
全文摘要
本发明目的在于提出一种适用于对飞机进行外形测量、关键部件或机载航电设备校准安装时的数字化调平技术及方法，其特征在于无需对飞机进行人工调水平步骤，采用激光跟踪仪、激光雷达等三维数字测量仪测量飞机的水平标记点，当前测量坐标系O-X1Y1Z1下的测量结果经转换到飞机水平坐标系O-XYZ下，实现飞机的数字化调平。
文档编号G01C9/00GK102426011SQ20111022665
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者周娜, 安志勇, 朱运东, 李丽娟, 林雪竹, 王劲松 申请人:长春理工大学