CN101619971A - 一种三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台 - Google Patents

Abstract

一种三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台，包括平台台体、驱动系统、惯性测量单元、台体环架相对转角测量单元、高频线振动隔离单元和平台控制系统。惯性测量单元和台体环架相对转角测量单元监测飞机机体角运动引起的平台台体角运动信息；平台控制系统根据监测到的平台台体角运动信息，按照一定的控制算法实时解算出平台相对确定坐标系稳定时施加给驱动系统的控制指令；驱动系统根据控制指令驱动平台台体转动实现飞机机体角运动的隔离；高频线振动隔离单元实现飞机机体高频线振动的隔离。本发明涉及的三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台有效隔离了飞机机体角运动及高频线振动，提高了航拍相机视轴的稳定度，且成本较为低廉。

Description

一种三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台

技术领域

本发明涉及一种安装于飞机机腹内部，隔离飞机机体振动，实现航拍相机视轴跟踪当地垂线的三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台。

背景技术

航空摄影是获取地球表面高精度观测信息的一种现代高技术手段。飞机在飞行摄影时会受到本机和气流等的影响产生机体振动，给机载相机对指定区域高精度拍摄带来困难。如果不利用稳定平台隔离机体振动，拍摄飞机必须延长飞行时间、增加拍摄次数、增加航次，而拍摄质量的下降又将给图像的事后处理增加难度。为了有效隔离飞机机体振动，提高航拍图像质量，高性能的陀螺稳定平台必不可少；另外航拍使用的轻小型飞机机舱空间狭小，飞机航程与负载重量成反比，因此航拍用陀螺稳定平台体积与质量应尽量小。

现有的陀螺稳定平台大致可分为被动式平台和主动式平台两类：典型的被动式平台见中国专利CN2204069Y和CN2413266Y，其工作原理是利用陀螺的定向性，直接靠陀螺力矩稳定平台的姿态；典型的主动式陀螺稳定平台见美国专利US5922039、中国专利CN1305091A、CN2833306Y等，其原理是利用陀螺等传感器输出的反映运载体姿态及其变化率的信号，按一定的算法解算后控制驱动装置，实现平台的稳定。

上述被动式稳定平台结构简单，但其缺点是：由于平台靠陀螺力矩实现姿态稳定，因此当平台负荷较大时，要求陀螺有足够大的角动量矩，这意味着增加陀螺转子的质量、体积及其转速，因此平台的质量和体积会很大，例如中国专利CN2413266Y所述的稳定平台的承载能力仅为10-50kg，但其整体尺寸范围已高达长300-500mm，宽200-400mm，高480-700mm。由上述分析可知，被动式稳定平台不适合重量高达20-100kg的遥感相机及机舱空间狭小的轻小型遥感飞机。

上述主动式稳定平台利用高精度陀螺、加速度计等传感器反映稳定平台姿态及其变化率，其稳定精度极高，结构较紧凑，但是成本昂贵；在驱动方式上，中国专利CN1305091A所述的陀螺稳定平台采用力矩电机直接驱动平台台体转动的驱动方式，这种驱动方式传动精度高、结构简单，但是由于电机输出扭矩的限制，陀螺稳定平台承载能力较小。中国专利CN2833306Y所述的陀螺稳定平台采用电机经减速器驱动平台台体转动的间接驱动方式，解决了平台负载过大时电机输出扭矩无法满足要求的难题，但其减速器齿轮均为完整齿轮，质量和体积较大，另外齿轮副没有进行齿隙消除处理，齿轮副齿隙的存在影响传动精度。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种三自由度的航空摄影用大负载陀螺稳定平台。

本发明的技术解决方案：三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台，由平台台体、平台驱动系统、惯性测量单元、台体环架相对转角测量单元、高频线振动隔离单元和平台控制系统组成。平台台体由内而外依次由方位框、俯仰框、横滚框和底座组成；方位框由回转支承轴承内环与方位转动过渡架连接构成，方位框由回转支承轴承外环固定在俯仰框上，方位框相对俯仰框可绕方位框的轴向自由转动；俯仰框由第一俯仰框转轴、第二俯仰框转轴支撑在横滚框上，第一俯仰框转轴、第二俯仰框转轴同轴安装构成稳定平台的俯仰轴，第一深沟球轴承的内环、外环分别紧固在第一俯仰框转轴上和横滚框的对应位置的轴承座上，第二深沟球轴承的内环、外环分别紧固在第二俯仰框转轴上和横滚框的对应位置的轴承座上，俯仰框相对横滚框可绕稳定平台俯仰轴自由转动；横滚框通过第一横滚框转轴、第二横滚框转轴支撑在底座上，第一横滚框转轴、第二横滚框转轴同轴安装构成稳定平台的横滚轴，第三深沟球轴承的内环、外环分别紧固在第一横滚框转轴上和横滚框对应位置的轴承座上，第四深沟球轴承的内环、外环分别紧固在第二横滚框转轴上和横滚框对应位置的轴承座上，横滚框相对底座可绕稳定平台横滚轴自由转动；稳定平台方位框的转轴、稳定平台的俯仰轴和横滚轴相互正交；平台驱动系统包括方位框组件驱动系统、俯仰框组件驱动系统和横滚框组件驱动系统；方位框组件驱动系统由安装在俯仰框上的方位驱动力矩电机、方位减速器主动齿轮轴与方位减速器从动齿轮串连构成，方位减速器主动齿轮轴通过方位电机轴承座安装在俯仰框上，方位减速器的从动齿轮固定在方位框上且其中心线与方位框的转轴同心；俯仰框组件驱动系统由安装在横滚框上的俯仰驱动力矩电机、俯仰减速器主动齿轮轴与俯仰减速器从动齿轮串连构成，俯仰减速器主动齿轮轴通过俯仰电机轴承座安装在横滚框上，俯仰减速器从动齿轮固定在俯仰框上且其中心线与俯仰轴同心；横滚框组件驱动系统由安装在横滚框上的横滚驱动力矩电机、横滚减速器主动齿轮轴与横滚减速器从动齿轮串连构成，横滚减速器主动齿轮轴通过横滚电机轴承座安装在横滚框上，，横滚减速器从动齿轮固定在底座上且其中心线与横滚轴同心；惯性测量单元由三个光纤陀螺和两个加速度计组成，三个光纤陀螺分别安装在横滚框、俯仰框和方位框上，光纤陀螺敏感轴与对应框架的转轴平行，两个加速度计沿俯仰框安装面正交安装在俯仰框上，其中一个加速度计的敏感轴与俯仰轴平行；平台环架相对转角测量单元由三个线性旋转变压器组成，敏感横滚框相对底座转角的第一线性旋转变压器串连在第二横滚框转轴上，敏感俯仰框相对横滚框转角的第二线性旋转变压器经俯仰减速器主动齿轮轴和俯仰减速器从动齿轮组成的齿轮辐串连在俯仰减速器主动齿轮轴上，敏感方位框相对俯仰框转角的第三线性旋转变压器经方位转动大齿轮和方位转动齿轮轴组成的齿轮副串连在方位转动齿轮轴上；高频线阵动隔离单元由四个对称安装在台体底座上的立柱式橡胶减振器组成。

所述的方位框为相机安装座，方位框的转轴与相机视轴重合，便于实现航拍时相机视轴跟踪当地垂线；方位框的回转支承轴承内环上的第一凸台、第二凸台、第三凸台、第四凸台为相机安装面；回转支承轴承内环上的第一凹槽、第二凹槽为相机安装基准；回转支承轴承内环上的第一螺纹孔、第二螺纹孔、第三螺纹孔、第四螺纹孔实现相机与方位框的紧固。

所述的方位减速器从动齿轮、方位转动大齿轮、俯仰减速器主动齿轮轴的齿轮部分、俯仰减速器从动齿轮、横滚减速器主动齿轮轴的齿轮部分、横滚减速器从动齿轮均为啮合转动范围确定的齿轮弧；方位减速器主动齿轮轴的齿轮部分、方位转动齿轮轴的齿轮部分、俯仰减速器主动齿轮轴的齿轮部分、横滚减速器主动齿轮轴的齿轮部分均设计成双片弹性消隙齿轮的形式。

所述的第一横滚框转轴、第二横滚框转轴通过轴向螺纹孔紧固在底座上；第一俯仰框转轴、第二俯仰框转轴通过轴向螺纹孔紧固在俯仰框上。

所述的敏感横滚框相对底座转角的第一线性旋转变压器的定子固定在横滚轴承盖上，转子利用第一全金属锁紧螺母紧固在第一横滚框转轴上；敏感俯仰框相对横滚框转角的第二线性旋转变压器的定子固定在安装于横滚框上的俯仰电机轴承座上，转子利用第二全金属锁紧螺母紧固在俯仰减速器主动齿轮轴上；敏感方位框相对俯仰框转角的第三线性旋转变压器的定子固定在俯仰框上，转子利用第三全金属锁紧螺母紧固在方位转动齿轮轴上。

所述的驱动方位框组件转动的方位驱动力矩电机的转子利用第一可打乱螺纹锁紧螺母紧固在方位减速器主动齿轮轴上，方位驱动力矩电机的定子通过电机安装定位垫圈固定在俯仰框上，方位驱动力矩电机的定子利用固定在俯仰框上的电机安装定位垫圈的内环面实现轴向安装定位；所述的驱动俯仰框组件转动的俯仰驱动力矩电机的转子利用可第二打乱螺纹锁紧螺母紧固在俯仰减速器主动齿轮轴上，俯仰驱动力矩电机的定子通过俯仰电机轴承座固定在横滚框上，俯仰驱动力矩电机利用该轴承座的内环面实现轴向安装定位；驱动横滚框组件的横滚驱动力矩电机的转子利用可第三打乱螺纹锁紧螺母紧固在横滚减速器主动齿轮轴上，横滚驱动力矩电机的定子通过横滚电机轴承座固定在横滚框上，横滚驱动力矩电机利用该轴承座的内环面实现轴向安装定位。

所述的回转支承轴承内环、回转支承轴承外环、第一俯仰框转轴、第二俯仰框转轴、第一横滚框转轴、第二横滚框转轴、方位减速器主动齿轮轴、方位减速器从动齿轮、俯仰减速器主动齿轮轴、俯仰减速器从动齿轮、横滚减速器主动齿轮轴、横滚减速器从动齿轮的材料为钢。

所述的俯仰框、横滚框、底座、方位转动过渡架、方位电机轴承座、俯仰电机轴承座、横滚电机轴承座和方位旋变轴承座的材料为铝合金。

本发明的原理：三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台台体由内而外依次由方位框1、俯仰框2、横滚框3和底座4组成。方位框1由回转支承轴承内环5与方位转动过渡架6连接构成，方位框1由回转支承轴承外环7固定在俯仰框2上，方位框1相对俯仰框2可绕方位框1的轴向自由转动；俯仰框2由第一俯仰框转轴8、第二俯仰框转轴9支撑在横滚框3上，第一俯仰框转轴8、第二俯仰框转轴9同轴安装构成稳定平台的俯仰轴，第一深沟球轴承10的内环、外环分别紧固在第一俯仰框转轴8上和横滚框3的对应位置的轴承座上，第二深沟球轴承11的内环、外环分别紧固在第二俯仰框转轴9上和横滚框3的对应位置的轴承座上，俯仰框2相对横滚框3可绕平台俯仰轴自由转动；横滚框3通过第一横滚框转轴12、第二横滚框转轴13支撑在底座4上，第一横滚框转轴12、第二横滚框转轴13同轴安装构成稳定平台的横滚轴，第三深沟球轴承14的内环、外环分别紧固在第一横滚框转轴12上和横滚框3对应位置的轴承座上，第四深沟球轴承15的内环、外环分别紧固在第二横滚框转轴13上和横滚框3的对应位置的轴承座上，横滚框3相对底座4可绕平台横滚轴自由转动；稳定平台方位框1的转轴、稳定平台的俯仰轴和横滚轴相互正交；横滚框3实现飞机机体横滚角运动的隔离，俯仰框2实现飞机机体俯仰角运动的隔离，方位框1实现飞机机体航向角运动的隔离；横滚框3相对底座4的转动、俯仰框2相对横滚框3的转动及方位框1相对俯仰框2的转动均由力矩电机通过减速器驱动实现；平台台体角运动信息由惯性测量单元测出；电机控制指令由平台控制系统根据平台台体角运动信息实时解算获取；平台台体相对转角测量单元提供平台台体各框架相对姿态角；安装在平台底座上的四个减振器实现飞机机体高频线振动的有效隔离。

本发明与现有技术相比的优点：

(1)本发明采用直流力矩电机加单级齿轮减速器的间接驱动方式实现对陀螺稳定平台方位框、俯仰框和横滚框的驱动，使稳定平台长685mm，宽550mm，高190mm，平台自重42kg，承载能力高达20-100kg，稳定平台输出力矩大，负载高达20-100kg。

(2)本发明的齿轮除方位减速器主动齿轮轴、方位转动齿轮轴的齿轮部分外，其它齿轮均为啮合转动范围确定的齿轮弧；方位减速器从动齿轮直接固定在方位框上驱动方位框绕方位框转轴转动；俯仰减速器从动齿轮直接固定在俯仰框上驱动俯仰框绕俯仰轴转动；横滚减速器从动齿轮沿横滚轴直接固定在底座上；上述措施有效降低了稳定平台的质量和体积。

(3)本发明测量俯仰框相对横滚框转角的线性旋转变压器由传统的直接安装在俯仰轴上的安装方式改为安装在俯仰减速器主动齿轮轴上，避免了稳定平台沿俯仰轴方向尺寸的增加。

(4)本发明的方位框是回转支承轴承的内环，其直径高达Φ436mm，可满足直径小于Φ436mm的相机沿方位环转轴的同轴安装，且可通过沿方位框转轴方向调整相机位置，保证相机及平台的整体重心基本与稳定平台横滚轴、俯仰轴及方位框的转轴构成的交点重合，有效降低了平台偏心力矩，提高了稳定平台稳定精度。

(5)本发明通过测量传动齿轮副输出轴的转角的方式，解决了方位环内径过大无法利用现有相对转角测量器件检测方位框相对俯仰框转角的问题。

(6)本发明采用三个低精度的角速率光纤陀螺加两个石英挠性加速度计的惯性测量单元敏感稳定平台姿态及其变化率，在满足稳定平台控制精度的前提下，有效降低了稳定平台成本。

附图说明

图1是三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台主视图；

图2是三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台A-A剖视图；

图3是三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台B-B剖视图；

图4是三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台C-C剖视图；

图5是本发明的方位框、俯仰框组件的三维结构简图I；

图6是本发明的方位框、俯仰框组件的三维结构简图II；

图7是本发明的可打乱螺纹锁紧螺母的三维结构示意图；

图8是本发明的电机安装定位垫圈的三维视图；

图9是本发明的俯仰电机安装轴承座的三维视图；

图10是本发明的横滚电机安装轴承座的三维视图；

图11是本发明的横滚框的三维视图；

图12是本发明的俯仰框的三维视图；

图13是本发明的方位框的三维视图；

图14是本发明的底座的三维视图；

图15是本发明的俯仰减速器的三维结构简图；

图16是本发明的横滚减速器的三维结构简图；

图17是本发明的双片弹性消隙齿轮的结构示意图；

图18是本发明的双片弹性消隙齿轮辐的结构示意图。

具体实施方式

本发明的三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台包括平台台体、平台驱动系统、惯性测量单元、环架相对转角测量单元、高频线振动隔离单元和平台控制系统六部分。惯性测量单元测量平台台体角运动信息，平台控制系统根据惯性测量单元提供的平台台体角运动信息按照一定的控制算法向平台驱动系统发送控制指令，平台驱动系统驱动平台台体转动，从而实现飞机机体角振动的隔离；高频线振动隔离单元用来隔离飞机机体高频线振动；台体环架相对转角测量单元用来提供平台台体各环架的相对姿态角。

如图1、2、3、4、5、6、11、12、13、14所示，平台台体由内而外依次由方位框1、俯仰框2、横滚框3和底座4组成；方位框1由回转支承轴承内环5与方位转动过渡架6连接构成，方位框1由回转支承轴承外环7固定在俯仰框2上，方位框1相对俯仰框2可绕方位框1的轴向自由转动；俯仰框2由第一俯仰框转轴8、第二俯仰框转轴9支撑在横滚框3上，第一俯仰框转轴8、第二俯仰框转轴9同轴安装构成稳定平台的俯仰轴，第一深沟球轴承10的内环、外环分别紧固在第一俯仰框转轴8上和横滚框3的对应位置的轴承座上，第二深沟球轴承11的内环、外环分别紧固在第二俯仰框转轴9上和横滚框3的对应位置的轴承座上，俯仰框2相对横滚框3可绕平台俯仰轴自由转动；横滚框3通过第一横滚框转轴12、第二横滚框转轴13支撑在底座4上，第一横滚框转轴12、第二横滚框转轴13同轴安装构成稳定平台的横滚轴，第三深沟球轴承14的内环、外环分别紧固在第一横滚框转轴12上和横滚框3对应位置的轴承座上，第四深沟球轴承15的内环、外环分别紧固在第二横滚框转轴13上和横滚框3对应位置的轴承座上，横滚框3相对底座4可绕平台横滚轴自由转动；稳定平台方位框1的转轴、稳定平台的俯仰轴和横滚轴相互正交。

如图1、2、5、6、9、10、15、16所示，平台驱动系统包括方位框组件驱动系统、俯仰框组件驱动系统和横滚框组件驱动系统。方位框组件驱动系统由安装在俯仰框2上的方位驱动力矩电机16、方位减速器主动齿轮轴17与方位减速器从动齿轮19串连构成，方位减速器主动齿轮轴17通过方位电机轴承座18安装在俯仰框2上，方位减速器从动齿轮19固定在方位框1上且其中心线与方位框1的转轴同心；俯仰框组件驱动系统由安装在横滚框3上的俯仰驱动力矩电机20、俯仰减速器主动齿轮轴21与俯仰减速器从动齿轮23串连构成，俯仰减速器主动齿轮轴21通过俯仰电机轴承座22安装在横滚框3上，俯仰减速器的从动齿轮23固定在俯仰框2上且其中心线与俯仰轴同心；横滚框组件驱动系统由安装在横滚框上的横滚驱动力矩电机24、横滚减速器主动齿轮轴25与横滚减速器从动齿轮27串连构成，横滚减速器主动齿轮轴25通过横滚轴承座26安装在横滚框3上，横滚减速器从动齿轮27固定在底座4上且其中心线与横滚轴同心。

如图1所示，惯性测量单元由X向光纤陀螺28、Y向光纤陀螺29、Z向光纤陀螺30和X向加速度计31、Y向加速度计32组成。X向光纤陀螺28、X向加速度计31、Y向加速度计32安装在俯仰框2上，Y向光纤陀螺29安装在横滚框3上，Z向光纤陀螺30安装在方位框1上；X向光纤陀螺28和X向加速度计31的敏感轴沿俯仰轴方向，Y向光纤陀螺29、Y向加速度计32敏感轴沿横滚轴方向，Z向光纤陀螺30敏感轴沿方位框1的转轴方向。

如图1、2所示，平台环架相对转角测量单元由第一线性旋转变压器33、第二线性旋转变压器34、第三线性旋转变压器35组成组成，敏感横滚框3相对底座4转角的第一线性旋转变压器33串连在第二横滚框转轴13上，敏感俯仰框2相对横滚框3转角的第二线性旋转变压器34经俯仰减速器主动齿轮轴21和俯仰减速器从动齿轮23组成的齿轮辐串连在俯仰减速器主动齿轮轴21上，敏感方位框1相对俯仰框2转角的第三线性旋转变压器35经方位转动大齿轮61和方位转动齿轮轴36组成的齿轮副串连在方位转动齿轮轴36上；

如图14所示，高频线阵动隔离单元由第一立柱式橡胶减震器37、第二立柱式橡胶减震器38、第三立柱式橡胶减震器39、第四立柱式橡胶减震器40构成，四个橡胶减震器对称安装在底座4的四个角上。

如图5所示，本发明的方位框1是相机安装座，方位框1转轴与相机视轴重合，便于实现航拍时相机视轴跟踪当地垂线。方位框1的回转支承轴承内环5上的第一凸台41、第二凸台42、第三凸台43、第四凸台44为相机安装面；回转支承轴承内环5上的第一凹槽45、第二凹槽46为相机安装基准；回转支承轴承内环5上的第一螺纹孔47、第二螺纹孔48、第三螺纹孔49、第四螺纹孔50实现相机与方位框1的紧固。

如图1、2、6、15、16、17、18所示，本发明的方位减速器从动齿轮19、方位转动大齿轮61、俯仰减速器主动齿轮轴21的齿轮部分、俯仰减速器从动齿轮23、横滚减速器主动齿轮轴25的齿轮部分、横滚减速器从动齿轮27均为啮合转动范围确定的齿轮弧。方位减速器主动齿轮轴17的齿轮部分、方位转动齿轮轴36的齿轮部分、俯仰减速器主动齿轮轴21的齿轮部分、横滚减速器主动齿轮轴25的齿轮部分均设计成双片弹性消隙齿轮的形式，两片齿轮绕齿轮中心线紧固在一起且其齿形参数一致；在由双片弹性消隙齿轮组成的齿轮副中，利用绕齿轮中心线微调双片弹性消隙齿轮的两片齿轮使两片齿轮的轮齿错开一个小角度的措施可最大程度的降低齿轮副的齿隙，保证齿轮传动的啮合精度，实现齿轮副的平稳传动。

如图3、4、5所示，本发明的第一横滚框转轴12、第二横滚框转轴13通过轴向螺纹孔紧固在底座4上；第一俯仰框转轴8、第二俯仰框转轴9通过轴向螺纹孔紧固在俯仰框2上。

如图1、2、5所示，本发明的第一线性旋转变压器33的定子固定在横滚轴承盖52上，转子利用第一全金属锁紧螺母53紧固在第二横滚框转轴13上；第二线性旋转变压器34的定子固定在俯仰电机轴承座22上，转子利用第二全金属锁紧螺母54紧固在俯仰减速器主动齿轮轴21上；第三线性旋转变压器35的定子固定在俯仰框2上，转子利用第三全金属锁紧螺母55紧固在方位转动齿轮轴36上。

如图1、2、5、7、8、9、10所示，本发明的方位驱动力矩电机16的转子利用可第一打乱螺纹锁紧螺母56紧固在方位减速器主动齿轮轴17上，方位驱动力矩电机16的定子通过电机安装定位垫圈58固定在俯仰框2上，方位驱动力矩电机16的定子利用固定在俯仰框上的电机安装定位垫圈58的内环面60实现轴向安装定位；俯仰驱动力矩电机20的转子利用可第二打乱螺纹锁紧螺母57紧固在俯仰减速器主动齿轮轴21上，俯仰驱动力矩电机20的定子通过俯仰电机轴承座22固定在横滚框3上，俯仰驱动力矩电机20利用俯仰电机轴承座22的内环面62实现轴向安装定位；横滚驱动力矩电机24的转子利用可第三打乱螺纹锁紧螺母59紧固在齿轮轴25上，横滚驱动力矩电机24的定子通过横滚电机轴承座26固定在横滚框3上，横滚驱动力矩电机24利用横滚电机轴承座26的内环面60实现轴向安装定位。

本发明的回转支承轴承内环5、回转支承轴承外环7、第一俯仰框转轴8、第二俯仰框转轴9、第一横滚框转轴12、第二横滚框转轴13、方位减速器主动齿轮轴17、方位减速器从动齿轮19、俯仰减速器主动齿轮轴21、俯仰减速器从动齿轮23、横滚减速器主动齿轮轴25、横滚减速器从动齿轮(27)的材料为钢。

本发明的俯仰框2、横滚框3、底座4、方位转动过渡架6、方位电机轴承座18、俯仰电机轴承座22、横滚电机轴承座26和方位旋变轴承座51的材料为铝合金。

本发明说明书未作详细描述的内容属于本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1、一种三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台，其特征在于：由平台台体、平台驱动系统、惯性测量单元、台体环架相对转角测量单元、高频线振动隔离单元和平台控制系统组成；平台台体由内而外依次由方位框(1)、俯仰框(2)、横滚框(3)和底座(4)组成；方位框(1)由回转支承轴承内环(5)与方位转动过渡架(6)连接构成，方位框(1)由回转支承轴承外环(7)固定在俯仰框(2)上，方位框(1)相对俯仰框(2)可绕方位框(1)轴向自由转动；俯仰框(2)由第一俯仰框转轴(8)、第二俯仰框转轴(9)支撑在横滚框(3)上，第一俯仰框转轴(8)、第二俯仰框转轴(9)同轴安装构成稳定平台的俯仰轴，第一深沟球轴承(10)的内环、外环分别紧固在第一俯仰框转轴(8)上和横滚框(3)的对应位置的轴承座上，第二深沟球轴承(11)的内环、外环分别紧固在第二俯仰框转轴(9)上和横滚框(3)的对应位置的轴承座上，俯仰框(2)相对横滚框(3)可绕稳定平台俯仰轴自由转动；横滚框(3)通过第一横滚框转轴(12)和第二横滚框转轴(13)支撑在底座(4)上，第一横滚框转轴(12)和第二横滚框转轴(13)同轴安装构成稳定平台的横滚轴，第三深沟球轴承(14)的内环、外环分别紧固在第一横滚框转轴(12)上和横滚框(3)对应位置的轴承座上，第四深沟球轴承(15)的内环、外环分别紧固在第二横滚框转轴(13)上和横滚框(3)对应位置的轴承座上，横滚框(3)相对底座(4)可绕稳定平台横滚轴自由转动；稳定平台方位框(1)的转轴、稳定平台的俯仰轴和横滚轴相互正交；平台驱动系统包括方位框组件驱动系统、俯仰框组件驱动系统和横滚框组件驱动系统；方位框组件驱动系统由安装在俯仰框(2)上的方位驱动力矩电机(16)、方位减速器主动齿轮轴(17)与方位减速器从动齿轮(19)串连构成，方位减速器主动齿轮轴(17)通过方位电机轴承座(18)安装在俯仰框(2)上，方位减速器从动齿轮(19)固定在方位框(1)上且方位减速器从动齿轮(19)中心线与方位框(1)的转轴同心；俯仰框组件驱动系统由安装在横滚框(3)上的俯仰驱动力矩电机(20)、俯仰减速器主动齿轮轴(21)与俯仰减速器从动齿轮(23)串连构成，俯仰减速器主动齿轮轴(21)通过俯仰电机轴承座(22)安装在横滚框(3)上，俯仰减速器从动齿轮(23)固定在俯仰框(2)上且俯仰减速器从动齿轮(23)中心线与俯仰轴同心；横滚框组件驱动系统由安装在横滚框上的横滚驱动力矩电机(24)、横滚减速器主动齿轮轴(25)与横滚减速器从动齿轮(27)串连构成，横滚减速器主动齿轮轴(25)通过横滚电机轴承座(26)安装在横滚框(3)上，横滚减速器从动齿轮(27)固定在底座(4)上且其中心线与横滚轴同心；惯性测量单元由X向光纤陀螺(28)、Y向光纤陀螺(29)、Z向光纤陀螺(30)和X向加速度计(31)、Y向加速度计(32)组成，X向光纤陀螺(28)、X向加速度计(31)、Y向加速度计(32)安装在俯仰框(2)上，Y向光纤陀螺(29)安装在横滚框(3)上，Z向光纤陀螺(30)安装在方位框(1)上，X向光纤陀螺(28)和X向加速度计(31)的敏感轴沿俯仰轴方向，Y向光纤陀螺(29)、Y向加速度计(32)敏感轴沿横滚轴方向，Z向光纤陀螺(30)敏感轴沿方位框(1)的转轴方向；台体环架相对转角测量单元由第一线性旋转变压器(33)、第二线性旋转变压器(34)、第三线性旋转变压器(35)组成，第一线性旋转变压器(33)串连在第二横滚框转轴(13)上测量横滚框(3)相对底座(4)的转角，第二线性旋转变压器(34)串连在俯仰减速器主动齿轮轴(21)上测量俯仰框(2)相对横滚框(3)的转角，第三线性旋转变压器(35)串连在方位转动齿轮轴(36)上测量方位框(1)相对俯仰框(2)的转角；高频线阵动隔离单元由第一立柱式橡胶减震器(37)、第二立柱式橡胶减震器(38)、第三立柱式橡胶减震器(39)、第四立柱式橡胶减震器(40)构成，四个橡胶减震器对称安装在底座(4)的四个角上。

2、根据权利要求1所述的三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台，其特征在于：方位框(1)为相机安装座，方位框(1)的转轴与相机视轴重合，便于实现航拍时相机视轴跟踪当地垂线；方位框(1)的回转支承轴承内环(5)上的第一凸台(41)、第二凸台(42)、第三凸台(43)、第四凸台(44)为相机安装面；回转支承轴承内环(5)上的第一凹槽(45)、第二凹槽(46)为相机安装基准；回转支承轴承内环(5)上的第一螺纹孔(47)、第二螺纹孔(48)、第三螺纹孔(49)、第四螺纹孔(50)实现相机与方位框(1)的紧固。

3、根据权利要求1所述的三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台，其特征在于：所述的方位减速器从动齿轮(19)、方位转动大齿轮(61)、俯仰减速器主动齿轮轴(21)的齿轮部分、俯仰减速器从动齿轮(23)、横滚减速器主动齿轮轴(25)的齿轮部分、横滚减速器从动齿轮(27)均为啮合转动范围确定的齿轮弧；方位减速器主动齿轮轴(17)的齿轮部分、方位转动齿轮轴(36)的齿轮部分、俯仰减速器主动齿轮轴(21)的齿轮部分、横滚减速器主动齿轮轴(25)的齿轮部分均设计成双片弹性无隙齿轮的形式。

4、根据权利要求1所述的三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台，其特征在于：第一横滚框转轴(12)、第二横滚框转轴(13)通过轴向螺纹孔紧固在底座(4)上；第一俯仰框转轴(8)、第二俯仰框转轴(9)通过轴向螺纹孔紧固在俯仰框(2)上。

5、根据权利要求1所述的三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台，其特征在于：第一线性旋转变压器(33)的定子固定在横滚轴承盖(52)上，转子利用第一全金属锁紧螺母(53)紧固在第一横滚框转轴(13)上；第二线性旋转变压器(34)的定子固定在俯仰电机轴承座(22)上，转子利用第二全金属锁紧螺母(54)紧固在俯仰减速器主动齿轮轴(21)上；第三线性旋转变压器(35)的定子固定在俯仰框(2)上，转子利用第三全金属锁紧螺母(55)紧固在方位转动齿轮轴(36)上。

6、根据权利要求1所述的三自由度大负载航空摄影陀螺稳定平台，其特征在于：方位驱动力矩电机(16)的转子利用第一可打乱螺纹锁紧螺母(56)紧固在方位减速器主动齿轮轴(17)上，方位驱动力矩电机(16)的定子通过电机安装定位垫圈(58)固定在俯仰框(2)上，方位驱动力矩电机(16)的定子利用固定在俯仰框上的电机安装定位垫圈(58)的内环面(60)实现轴向安装定位；俯仰驱动力矩电机(20)的转子利用第二可打乱螺纹锁紧螺母(57)紧固在俯仰减速器主动齿轮轴(21)上，俯仰驱动力矩电机(20)的定子通过俯仰电机轴承座(22)固定在横滚框(3)上，俯仰驱动力矩电机(20)利用俯仰电机轴承座(22)的内环面(62)实现轴向安装定位；横滚驱动力矩电机(24)的转子利用第三可打乱螺纹锁紧螺母(59)紧固在齿轮轴(25)上，横滚驱动力矩电机(24)的定子通过横滚电机轴承座(26)固定在横滚框(3)上，横滚驱动力矩电机(24)利用横滚电机轴承座(26)的内环面(60)实现轴向安装定位。

7、根据权利要求1所述的航空摄影陀螺稳定平台，其特征在于：回转支承轴承内环(5)、回转支承轴承外环(7)、第一俯仰框转轴(8)、第二俯仰框转轴(9)、第一横滚框转轴(12)、第二横滚框转轴(13)、方位减速器主动齿轮轴(17)、方位减速器从动齿轮(19)、俯仰减速器主动齿轮轴(21)、俯仰减速器从动齿轮(23)、横滚减速器主动齿轮轴(25)、横滚减速器从动齿轮(27)的材料为钢。

8、根据权利要求1所述的航空摄影陀螺稳定平台，其特征在于：俯仰框(2)、横滚框(3)、底座(4)、方位转动过渡架(6)、方位电机轴承座(18)、俯仰电机轴承座(22)、横滚电机轴承座(26)和方位旋变轴承座(51)的材料为铝合金。

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