CN102278989A - 一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统 - Google Patents

一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统 Download PDF

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Abstract

一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，由主体部分和辅助部分组成；主体部分包括三框架系统、驱动系统、惯性测量系统、角位置测量系统和控制系统，辅助部分包括电源两相旋钮、电源指示灯、控制模式三相旋钮、控制模式指示器、机械锁紧旋钮、手动操作旋钮、横滚水平指示仪、俯仰水平指示仪、电源接口、POS信号接口、PC机信号接口和四个搬运把手。在POS或惯性测量系统的指引下，三框架系统跟踪当地水平，对飞机角运动和线振动进行实时补偿与隔离，使相机视轴保持稳定。本发明具有自动、本地调平和手动三种工作模式，电和机械两种锁紧功能，可在与POS组合和无POS自主两种模式下工作，精度高、承载比大、操作灵活，适用于复杂航空遥感测绘。

Description

一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统
技术领域
本发明属于航空遥感技术领域，涉及一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，可用于高精度、大负载航空遥感作业，可满足航空遥感作业的多功能需求，适用于复杂环境下的航空遥感和基础测绘。
背景技术
航空遥感系统中的高精度实时运动成像要求飞行平台做理想运动(匀速直线运动)，然而由于受各种扰动的影响，飞行平台的运动实际为复杂多模高阶的随机运动，导致成像质量退化。惯性稳定平台负责支撑并稳定载荷，可有效地隔离各种干扰力矩对遥感载荷视轴稳定的影响，使高分辨率成像载荷的视轴在惯性空间保持稳定，显著减小载机扰动对成像精度的影响，提高了成像分辨率。
近年来，惯性稳定平台技术在西方发达国家得到广泛重视，获得快速发展，广泛用于航空遥感领域，部分产品已商品化。GSM3000是德国Somag公司研制的高精度大负载惯性稳定平台，其俯仰角稳定范围为±8.4°，横滚角稳定范围为±6.2°，航向角稳定范围为±25°，水平轴姿态稳定度为50∶1(RMS)，平台自重为35kg，可承载的有效载荷为20～120kg，体积参数为617mm×617mm×183mm。PAV30为瑞士Leica公司研制的惯性稳定平台，其最大旋角范围为：俯仰及横滚为±5°，航向为±30°，平台的水平指向精度为±0.2°(水平飞行)，自重36kg，体积参数为665×535×150mm。
然而现有惯性稳定平台存在许多不足，总体表现为在体积、负载/自重比、精度、多功能模式等方面的系统性不足，即难以找到集以上各方面优点为一体的产品。由于商品化等因素影响，国外体积小重量轻的产品往往精度较低、承载力小，而精度高的产品又往往体积和重量较大；另外，许多产品缺乏对用户实际使用要求和复杂飞行环境的考虑，自动、手动、锁紧等操作模式往往不具备或不同时具备。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种精度高、负载/自重比大、操作灵活、使用安全可靠、具有多种可选择工作模式、适用于复杂航空遥感测绘，可满足多类用户需求的航空遥感用三轴惯性稳定平台系统。
本发明的技术解决方案是：一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，由主体部分和辅助部分组成，其特征在于：所述主体部分包括三框架系统、驱动系统、惯性测量系统、角位置测量系统和控制系统；所述辅助部分包括电源两相旋钮、电源指示灯、控制模式三相旋钮、控制模式指示器、机械锁紧旋钮、手动操作旋钮、横滚水平指示仪、俯仰水平指示仪、电源接口、POS信号接口、PC机信号接口和四个搬运把手。在惯性测量系统或POS提供的位置姿态基准信息及角位置测量系统提供的三框架系统相对角运动信息的指引下，控制系统发出指令，通过驱动系统转动三框架系统，对飞机三个方向的角运动进行实时补偿与隔离。所述的三框架系统具有三个旋转自由度，包括横滚框、俯仰框、方位框、安装底板、底座、横滚/俯仰支承系统、方位支承系统、线运动减振器；由外到内的分布次序分别为横滚框、俯仰框和方位框，以上三个框架回转中心轴线正交，其中横滚框和俯仰框的回转中心轴线分布在同一水平面上；横滚框沿Y轴方向通过横滚/俯仰支承系统安装在底座上，俯仰框沿着X轴方向通过横滚/俯仰支承系统安装在横滚框上，方位框沿着Z轴方向通过方位支承系统安装在俯仰框上；横滚框绕Y轴旋转，俯仰框绕X轴旋转，方位框绕Z轴旋转；方位框内径开设两个纵向定位槽和两个水平锁紧槽作为遥感载荷安装接口；底座的四个角处开设底座安装孔，通过四个线振动减振器与安装底板紧固连接，可将飞机高频线振动进行隔离；安装底板的四个角处开设底板安装孔，通过螺钉与飞机底舱紧固连接；四个搬运把手通过螺钉安装在安装底板的四角，可90°折起和放平，用于平台搬运。所述控制系统包括自动、本地调平和手动三种工作模式，通过控制模式三相旋钮的三个旋向位置对自动、本地调平和手动三种工作模式进行切换，控制模式指示器闪耀三种不同颜色对三种工作模式进行标志；在自动工作模式下，POS信号接口、PC机信号接口和电源接口分别接通POS、PC机和电源，控制系统接收POS的姿态信息以实现位置闭环控制；在本地调平工作模式下，POS信号接口和PC机信号接口与POS和PC机分别断开连接，控制系统自动跟踪当地水平坐标系，实现水平两个姿态角的位置闭环控制；手动操作旋钮与驱动系统连接，在手动工作模式下，操作手动操作旋钮可以通过驱动系统实现三框架系统框架的旋转，安装在三框架系统内的横滚水平指示仪和俯仰水平指示仪对水平角位置状态进行实时显示。三框架系统具有电锁紧和机械锁紧两种锁紧功能，在自动工作模式和本地调平工作模式下，当飞机姿态角大于规定值时，根据角位置测量系统测得的三框架系统框架相对转角信息自动转换为电锁紧状态，以对三框架系统、驱动系统和控制系统进行保护；在手动工作模式下，电源两相旋钮处于断电位置，操作机械锁紧旋钮可将三框架系统框架在任意位置进行机械锁紧。
辅助部分中的电源两相旋钮、电源指示灯、控制模式三相旋钮、控制模式指示器、机械锁紧旋钮、手动操作旋钮安装在三框架系统中横滚框上表面的操作功能区内，在Y轴两侧对称分布；横滚水平指示仪和俯仰水平指示仪分别安装在横滚框和俯仰框的矩形凹槽内，利用胶合固定；POS信号接口、PC机信号接口与电源接口水平等间距安装在横滚框Y轴方向正前方；电源两相旋钮按照逆时针由左到右旋转两个位置，分别对应着电源断电和通电两种状态，电源指示灯分别不发光和发光进行状态标志。
机械锁紧旋钮包括横滚锁紧旋钮、俯仰锁紧旋钮和方位锁紧旋钮，安装在三框架系统中横滚框上表面，沿Y轴方向等间距安装在横滚框上表面右侧，均可旋转90°两个位置，分别对应锁紧与不锁紧两种状态。
手动操作旋钮包括横滚框正向旋转按钮、横滚框负向旋转按钮、俯仰框正向旋转按钮、俯仰框负向旋转按钮和方位框航向旋钮手柄，安装在横滚框上表面的操作功能区内，沿Y轴两侧对称分布；在手动工作模式下，一直按下横滚框正向旋转按钮、横滚框负向旋转按钮、俯仰框正向旋转按钮或俯仰框负向旋转按钮，对应的框架将以指定旋转速率逆时针或顺时针旋转，松开时，框架停止旋转；在手动控制模式下，保持系统断电，正反向旋转方位框航向旋钮手柄，方位框可在规定角度范围内逆时针或顺时针旋转到任意位置。
横滚框为悬挂式整体密闭框式结构，采用整块材料加工出来，面积为矩形，四周为与底面垂直的2个长立壁和2个短立壁，拐角处由4个45°斜壁进行一体化连接；底面开设大于遥感载荷直径的圆孔、方位电机安装凸台和俯仰角运动凹槽；2个长立壁和2个短立壁和斜壁的端面设有整圈封闭式内翻凸台，沿中心线设有安装控制系统电路线的等间距螺纹通孔；2个短立壁内部设有井式加强筋，沿中心线两侧对称分布，井式加强筋中部的平面部分为横滚电机安装凸台；底面一侧设有一个横滚/俯仰支承系统安装凸台，中心加工回转轴安装孔；2个短立壁的中心位置分别开设回转轴安装孔和回转轴装配工艺孔，在回转轴安装孔一侧开设电源接口安装孔、POS接口安装孔、PC机接口安装孔；2个长立壁中心位置分别开设回转轴安装孔，内部靠近拐角处设有钢丝绳轮安装凸台、俯仰电机安装凸台和四个俯仰电机安装螺纹孔。
惯性测量系统包括三支光纤速率陀螺仪和两支石英挠性加速度计，测量横滚框、俯仰框绝对转动角速率的横滚光纤陀螺仪和俯仰光纤陀螺仪分别通过横滚陀螺支架和俯仰陀螺支架安装在俯仰框的底部，测量方位框绝对转动角速率的方位光纤陀螺仪通过方位陀螺托架安装在方位框的底部，敏感轴分别对应Y、X、Z轴；横滚框角加速度计和俯仰框角加速度计通过正交式加速度计支架安装在俯仰框底部。
角位置测量系统包括三支绝对式光电编码器，用于检测两相邻框架间的相对转角信息；横滚编码器安装在横滚框一端回转轴上，俯仰编码器安装在俯仰框一端回转轴上，方位框编码器安装在方位框航向旋钮手柄旋转轴的末端。
驱动系统包括横滚驱动系统、俯仰驱动系统和方位驱动系统，使用电机均为直流有刷力矩电机；横滚驱动系统包括横滚力矩电机、横滚小齿轮和横滚大扇齿，横滚力矩电机通过螺钉安装在底座底部，横滚小齿轮与横滚力矩电机轴一体化设计，横滚大扇齿通过螺钉直接安装在横滚框内侧壁凸台上；俯仰驱动系统包括俯仰力矩电机、俯仰小齿轮和俯仰大扇齿，俯仰力矩电机通过螺钉安装在横滚框内壁的凸台上，俯仰小齿轮与俯仰力矩电机轴一体化设计，俯仰大扇齿通过俯仰齿轮安装架安装在俯仰框底部；方位驱动系统包括方位框驱动电机、方位一级同步带传动系统和方位二级钢丝绳传动系统，方位框驱动电机通过螺钉安装在横滚框底面的凸台上，通过方位一级同步带传动系统和方位二级钢丝绳传动系统将力矩放大，驱动方位框正反方向旋转。
本发明的原理是：三轴惯性稳定平台系统由三个框架构成，由外至内分别是横滚框、俯仰框和方位框。横滚框的回转轴沿着飞机的飞行方向，用以隔离飞机的横滚角运动；俯仰框的回转轴沿飞机机翼方向，用以隔离飞机的俯仰角运动；方位框的回转轴垂直向下，用以隔离飞机的方位角运动；各回转轴均以顺时针旋转为正。由于相机的镜头需要垂直向下，所以方位框设计成中空的环型结构，工作时相机安装在方法框上。
如图8所示，Mr、Mp、Ma为三台直流无刷力矩电机，Mr驱动横滚框转动，Mp驱动俯仰框转动，Ma驱动方位框转动；Gx、Gy、Gz为安装在各框架上的速率陀螺，其中，Gx敏感横滚框沿横滚轴相对于惯性空间的转动角速度，Gy敏感俯仰框沿俯仰轴相对于惯性空间的转动角速度，Gz敏感方位框沿横方位轴相对于惯性空间的转动角速度；Ax、Ay为安装在俯仰框上的加速度计，其中Ax的敏感轴与横滚框的旋转轴正交，Ay的敏感轴与俯仰框的旋转轴正交；Rx、Ry、Rz为测量框架间相对转角三支光电编码器，其中，Rx用于测量横滚框架相对于机座的转动角度，Ry用于测量俯仰相对于横滚框架的转动角度，Rz用于测量方位框架相对于俯仰框架的转动角度。Kr、Kp、Ka分别为横滚框架、俯仰框架和方位框架的功率驱动模块。伺服控制器根据速率陀螺敏感到的框架角速率信息和加速度计或POS测量出的姿态信息产生控制信号，控制信号经过功率驱动模块转换为电压信号给力矩电机，力矩电机输出驱动力矩，通过三套减速装置反向驱动三个框架转动，实现抵消干扰力矩，实时跟踪和稳定遥感载荷视轴的目的。根据飞行环境的复杂性和测绘任务的多样性，三轴惯性稳定平台在达到技术指标的基础上，还需要具备以下功能：
(1)POS+平台组合工作模式。POS与相机一起安装在平台方位框上，平台接收POS提供的姿态信息，实现姿态闭环控制；
(2)平台短时独立工作模式。平台不与POS信号相连，仅依靠平台自身的速率陀螺和加速度计实现短期的稳定；
(3)全自动功能。平台三个框架全部处于自动稳定状态，并根据是否存在POS数据在独立工作模式和组合工作模式之间自动切换；
(4)半自动功能。横滚框、俯仰框处于自动稳定状态，而方位框则处于自由状态，由手动来控制其指向；
(5)手动功能。电机不工作，依靠手动机械装置来调整框架转动。
本发明与现有技术相比的优点在于：精度高、负载/自重比大、操作灵活、多功能，可满足复杂飞行环境和多类航空遥感用户的需求：
(1)可在自主稳定与POS组合稳定两种模式下工作，既适应用户需求，又可实现更高精度；
(2)控制模式具有自动、手动和本地调平三种控制模式，可方便地通过操作旋钮进行模式转换；
(3)可对框架进行任意位置机械锁紧，当飞机姿态角变化超范围是可通过电锁紧进行保护，工作环境适应性强，安全可靠；
(4)整体结构采用悬挂式密闭框式结构，提高了整体刚度，减小了体积和安装空间。
附图说明
图1为本发明的组成框图及其连接关系；
图2为本发明的三维装配图以及坐标系方向的规定；
图3为本发明沿横滚轴A-A方向剖面图；
图4为本发明横滚框内部结构图I；
图5为本发明横滚框内部结构图II；
图6为本发明惯性测量系统和角位置测量系统在沿B-B水平面向下剖视图中的分布；
图7为本发明驱动系统在沿B-B水平面向下剖视图中的分布；
图8为本发明工作原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明由主体部分和辅助部分组成，其特征在于：所述主体部分包括三框架系统1、驱动系统16、惯性测量系统14、角位置测量系统15和控制系统17；所述辅助部分包括电源两相旋钮8、电源指示灯6、控制模式三相旋钮9、控制模式指示器7、机械锁紧旋钮3、手动操作旋钮4、横滚水平指示仪5、俯仰水平指示仪10、电源接口13、POS信号接口12、PC机信号接口11和四个搬运把手2。在惯性测量系统14或POS提供的位置姿态基准信息及角位置测量系统15提供的三框架系统1相对角运动信息的指引下，控制系统17发出指令，通过驱动系统16转动三框架系统1，对飞机三个方向的角运动进行实时补偿与隔离。
如图1所示，控制系统17包括自动、本地调平和手动三种工作模式，通过控制模式三相旋钮9的三个旋向位置对自动、本地调平和手动三种工作模式进行切换，控制模式指示器7闪耀三种不同颜色对三种工作模式进行标志；在自动工作模式下，POS信号接口12、PC机信号接口11和电源接口13分别接通POS、PC机和电源，控制系统17接收POS的姿态信息以实现位置闭环控制；在本地调平工作模式下，POS信号接口12和PC机信号接口11与POS和PC机分别断开连接，控制系统17自动跟踪当地水平坐标系，实现水平两个姿态角的位置闭环控制；手动操作旋钮4与驱动系统16连接，在手动工作模式下，操作手动操作旋钮4可以通过驱动系统16实现三框架系统1框架的旋转，安装在三框架系统1内的横滚水平指示仪5和俯仰水平指示仪10对水平角位置状态进行实时显示。
如图1所示，三框架系统1具有电锁紧和机械锁紧两种锁紧功能，在自动工作模式和本地调平工作模式下，当飞机姿态角大于规定值时，根据角位置测量系统15测得的三框架系统1框架相对转角信息自动转换为电锁紧状态，以对三框架系统1、驱动系统16和控制系统17进行保护；在手动工作模式下，电源两相旋钮8处于断电位置，操作机械锁紧旋钮3可将三框架系统1框架在任意位置进行机械锁紧。
如图2所示，辅助部分中的电源两相旋钮8、电源指示灯6、控制模式三相旋钮9、控制模式指示器7、机械锁紧旋钮3、手动操作旋钮4安装在三框架系统1中横滚框105上表面的操作功能区内，在Y轴两侧对称分布；横滚水平指示仪5和俯仰水平指示仪10分别安装在横滚框105和俯仰框106的矩形凹槽内，利用胶合固定；POS信号接口12、PC机信号接口11与电源接口13水平等间距安装在横滚框105Y轴方向正前方；电源两相旋钮8按照逆时针由左到右旋转两个位置，分别对应着电源断电和通电两种状态，电源指示灯6分别不发光和发光进行状态标志。
如图2所示，机械锁紧旋钮3包括横滚锁紧旋钮3-02、俯仰锁紧旋钮3-03和方位锁紧旋钮3-01，安装在三框架系统1中横滚框105上表面，沿Y轴方向等间距安装在横滚框105上表面右侧，均可旋转90°两个位置，分别对应锁紧与不锁紧两种状态。
如图2所示，手动操作旋钮4包括横滚框正向旋转按钮4-03、横滚框负向旋转按钮4-04、俯仰框正向旋转按钮4-05、俯仰框负向旋转按钮4-02和方位框航向旋钮手柄4-01，安装在横滚框105上表面的操作功能区内，沿Y轴两侧对称分布；在手动工作模式下，一直按下横滚框正向旋转按钮4-03、横滚框负向旋转按钮4-04、俯仰框正向旋转按钮4-05或俯仰框负向旋转按钮4-02，对应的框架将以指定旋转速率逆时针或顺时针旋转，松开时，框架停止旋转；在手动控制模式下，保持系统断电，正反向旋转方位框航向旋钮手柄4-01，方位框108可在规定角度范围内逆时针或顺时针旋转到任意位置。
如图3所示，三框架系统1具有三个旋转自由度，包括横滚框105、俯仰框106、方位框108、安装底板101、底座103、横滚/俯仰支承系统104、方位支承系统107、线运动减振器102；由外到内的分布次序分别为横滚框105、俯仰框106和方位框108，以上三个框架回转中心轴线正交，其中横滚框105和俯仰框106的回转中心轴线分布在同一水平面上；横滚框105沿Y轴方向通过横滚/俯仰支承系统104安装在底座103上，俯仰框106沿着X轴方向通过横滚/俯仰支承系统104安装在横滚框105上，方位框108沿着Z轴方向通过方位支承系统107安装在俯仰框106上；横滚框105绕Y轴旋转，俯仰框106绕X轴旋转，方位框108绕Z轴旋转；方位框108内径开设两个纵向定位槽和两个水平锁紧槽作为遥感载荷安装接口；底座103的四个角处开设底座安装孔，通过四个线振动减振器102与安装底板101紧固连接，可将飞机高频线振动进行隔离；安装底板101的四个角处开设底板安装孔，通过螺钉与飞机底舱紧固连接；四个搬运把手2通过螺钉安装在安装底板101的四角，可90°折起和放平，用于平台搬运。
如图4和图5所示，所述的横滚框105为悬挂式整体密闭框式结构，采用整块材料加工出来，面积为矩形，四周为与底面105-17垂直的两个长立壁105-21和两个短立壁105-20，拐角处由四个45°斜壁105-18进行一体化连接；底面105-17开设大于遥感载荷直径的圆孔105-10、方位电机安装凸台105-8和俯仰角运动凹槽105-15；两个长立壁105-21和两个短立壁105-20和斜壁105-18的端面设有整圈封闭式内翻凸台105-4，沿中心线设有安装控制系统17电路线的等间距螺纹通孔105-3；两个短立壁105-20内部设有井式加强筋105-9，沿中心线两侧对称分布，井式加强筋中部的平面部分为横滚电机安装凸台105-5；底面105-17一侧设有一个横滚/俯仰支承系统104安装凸台105-7，中心加工回转轴安装孔105-6；两个短立壁105-20的中心位置分别开设回转轴安装孔105-6和回转轴装配工艺孔105-19，在回转轴安装孔105-6一侧开设电源接口安装孔105-14、POS接口安装孔105-13、PC机接口安装孔105-12；两个长立壁105-21中心位置分别开设回转轴安装孔105-1，内部靠近拐角处设有钢丝绳轮安装凸台105-11、俯仰电机安装凸台105-16和四个俯仰电机安装螺纹孔105-2。
如图6所示，惯性测量系统14包括三支光纤速率陀螺仪和两支石英挠性加速度计，测量横滚框105、俯仰框106绝对转动角速率的横滚光纤陀螺仪14-6和俯仰光纤陀螺仪14-8分别通过横滚陀螺支架14-7和俯仰陀螺支架14-9安装在俯仰框106的底部，测量方位框108绝对转动角速率的方位光纤陀螺仪14-1通过方位陀螺托架14-2安装在方位框108的底部，敏感轴分别对应Y、X、Z轴；横滚框角加速度计14-5和俯仰框角加速度计14-3通过正交式加速度计支架14-4安装在俯仰框106底部。
如图6所示，角位置测量系统15包括三支绝对式光电编码器，用于检测两相邻框架间的相对转角信息；横滚编码器15-1安装在横滚框105一端回转轴上，俯仰编码器15-2安装在俯仰框106一端回转轴上，方位框编码器15-3安装在方位框航向旋钮手柄4-01旋转轴的末端。
如图7所示，驱动系统16包括横滚驱动系统、俯仰驱动系统和方位驱动系统，使用电机均为直流有刷力矩电机；横滚驱动系统包括横滚力矩电机16-4、横滚小齿轮16-6和横滚大扇齿16-5，横滚力矩电机16-4通过螺钉安装在底座103底部，横滚小齿轮16-6与横滚力矩电机16-4轴一体化设计，横滚大扇齿16-5通过螺钉直接安装在横滚框105内侧壁凸台105-5上；俯仰驱动系统包括俯仰力矩电机16-7、俯仰小齿轮16-8和俯仰大扇齿16-9，俯仰力矩电机16-7通过螺钉安装在横滚框105内壁的凸台105-16上，俯仰小齿轮16-8与俯仰力矩电机16-7轴一体化设计，俯仰大扇齿16-9通过俯仰齿轮安装架16-10安装在俯仰框106底部；方位驱动系统包括方位框驱动电机16-3、方位一级同步带传动系统16-2和方位二级钢丝绳传动系统16-1，方位框驱动电机16-3通过螺钉安装在横滚框105底面105-17的凸台105-8上，通过方位一级同步带传动系统16-2和方位二级钢丝绳传动系统16-1将力矩放大，驱动方位框108正反方向旋转。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，由主体部分和辅助部分组成，其特征在于：所述主体部分包括三框架系统(1)、驱动系统(16)、惯性测量系统(14)、角位置测量系统(15)和控制系统(17)；所述辅助部分包括电源两相旋钮(8)、电源指示灯(6)、控制模式三相旋钮(9)、控制模式指示器(7)、机械锁紧旋钮(3)、手动操作旋钮(4)、横滚水平指示仪(5)、俯仰水平指示仪(10)、电源接口(13)、POS信号接口(12)、PC机信号接口(11)和四个搬运把手(2)；在惯性测量系统(14)或POS提供的位置姿态基准信息及角位置测量系统(15)提供的三框架系统(1)相对角运动信息的指引下，控制系统(17)发出指令，通过驱动系统(16)转动三框架系统(1)，对飞机三个方向的角运动进行实时补偿与隔离；所述的三框架系统(1)具有三个旋转自由度，包括横滚框(105)、俯仰框(106)、方位框(108)、安装底板(101)、底座(103)、横滚/俯仰支承系统(104)、方位支承系统(107)、线运动减振器(102)；由外到内的分布次序分别为横滚框(105)、俯仰框(106)和方位框(108)，以上三个框架回转中心轴线正交，其中横滚框(105)和俯仰框(106)的回转中心轴线分布在同一水平面上；横滚框(105)沿Y轴方向通过横滚/俯仰支承系统(104)安装在底座(103)上，俯仰框(106)沿着X轴方向通过横滚/俯仰支承系统(104)安装在横滚框(105)上，方位框(108)沿着Z轴方向通过方位支承系统(107)安装在俯仰框(106)上；横滚框(105)绕Y轴旋转，俯仰框(106)绕X轴旋转，方位框(108)绕Z轴旋转；方位框(108)内径开设两个纵向定位槽和两个水平锁紧槽作为遥感载荷安装接口；底座(103)的四个角处开设底座安装孔，通过四个线振动减振器(102)与安装底板(101)紧固连接，可将飞机高频线振动进行隔离；安装底板(101)的四个角处开设底板安装孔，通过螺钉与飞机底舱紧固连接；四个搬运把手(2)通过螺钉安装在安装底板(101)的四角，可90°折起和放平，用于平台搬运；所述控制系统(17)包括自动、本地调平和手动三种工作模式，通过控制模式三相旋钮(9)的三个旋向位置对自动、本地调平和手动三种工作模式进行切换，控制模式指示器(7)闪耀三种不同颜色对三种工作模式进行标志；在自动工作模式下，POS信号接口(12)、PC机信号接口(11)和电源接口(13)分别接通POS、PC机和电源，控制系统(17)接收POS的姿态信息以实现位置闭环控制；在本地调平工作模式下，POS信号接口(12)和PC机信号接口(11)与POS和PC机分别断开连接，控制系统(17)自动跟踪当地水平坐标系，实现水平两个姿态角的位置闭环控制；手动操作旋钮(4)与驱动系统(16)连接，在手动工作模式下，操作手动操作旋钮(4)可以通过驱动系统(16)实现三框架系统(1)框架的旋转，安装在三框架系统(1)内的横滚水平指示仪(5)和俯仰水平指示仪(10)对水平角位置状态进行实时显示；三框架系统(1)具有电锁紧和机械锁紧两种锁紧功能，在自动工作模式和本地调平工作模式下，当飞机姿态角大于规定值时，根据角位置测量系统(15)测得的三框架系统(1)框架相对转角信息自动转换为电锁紧状态，以对三框架系统(1)、驱动系统(16)和控制系统(17)进行保护；在手动工作模式下，电源两相旋钮(8)处于断电位置，操作机械锁紧旋钮(3)可将三框架系统(1)框架在任意位置进行机械锁紧。
2.根据权利要求1所述的一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，其特征在于：所述辅助部分中的电源两相旋钮(8)、电源指示灯(6)、控制模式三相旋钮(9)、控制模式指示器(7)、机械锁紧旋钮(3)、手动操作旋钮(4)安装在三框架系统(1)中横滚框(105)上表面的操作功能区内，在Y轴两侧对称分布；横滚水平指示仪(5)和俯仰水平指示仪(10)分别安装在横滚框(105)和俯仰框(106)的矩形凹槽内，利用胶合固定；POS信号接口(12)、PC机信号接口(11)与电源接口(13)水平等间距安装在横滚框(105)Y轴方向正前方；电源两相旋钮(8)按照逆时针由左到右旋转两个位置，分别对应着电源断电和通电两种状态，电源指示灯(6)分别不发光和发光进行状态标志。
3.根据权利要求1所述的一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，其特征在于：所述机械锁紧旋钮(3)包括横滚锁紧旋钮(3-02)、俯仰锁紧旋钮(3-03)和方位锁紧旋钮(3-01)，安装在三框架系统(1)中横滚框(105)上表面，沿Y轴方向等间距安装在横滚框(105)上表面右侧，均可旋转90°两个位置，分别对应锁紧与不锁紧两种状态。
4.根据权利要求1所述的一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，其特征在于：所述手动操作旋钮(4)包括横滚框正向旋转按钮(4-03)、横滚框负向旋转按钮(4-04)、俯仰框正向旋转按钮(4-05)、俯仰框负向旋转按钮(4-02)和方位框航向旋钮手柄(4-01)，安装在横滚框(105)上表面的操作功能区内，沿Y轴两侧对称分布；在手动工作模式下，一直按下横滚框正向旋转按钮(4-03)、横滚框负向旋转按钮(4-04)、俯仰框正向旋转按钮(4-05)或俯仰框负向旋转按钮(4-02)，对应的框架将以指定旋转速率逆时针或顺时针旋转，松开时，框架停止旋转；在手动控制模式下，保持系统断电，正反向旋转方位框航向旋钮手柄(4-01)，方位框(108)可在规定角度范围内逆时针或顺时针旋转到任意位置。
5.根据权利要求1所述的一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，其特征在于：所述的横滚框(105)为悬挂式整体密闭框式结构，采用整块材料加工出来，面积为矩形，四周为与底面(105-17)垂直的两个长立壁(105-21)和两个短立壁(105-20)，拐角处由4个45°斜壁(105-18)进行一体化连接；底面(105-17)开设大于遥感载荷直径的圆孔(105-10)、方位电机安装凸台(105-8)和俯仰角运动凹槽(105-15)；两个长立壁(105-21)和两个短立壁(105-20)和斜壁(105-18)的端面设有整圈封闭式内翻凸台(105-4)，沿中心线设有安装控制系统(17)电路线的等间距螺纹通孔(105-3)；2个短立壁(105-20)内部设有井式加强筋(105-9)，沿中心线两侧对称分布，井式加强筋中部的平面部分为横滚电机安装凸台(105-5)；底面(105-17)一侧设有一个横滚/俯仰支承系统(104)安装凸台(105-7)，中心加工回转轴安装孔(105-6)；两个短立壁(105-20)的中心位置分别开设回转轴安装孔(105-6)和回转轴装配工艺孔(105-19)，在回转轴安装孔(105-6)一侧开设电源接口安装孔(105-14)、POS接口安装孔(105-13)、PC机接口安装孔(105-12)；两个长立壁(105-21)中心位置分别开设回转轴安装孔(105-1)，内部靠近拐角处设有钢丝绳轮安装凸台(105-11)、俯仰电机安装凸台(105-16)和四个俯仰电机安装螺纹孔(105-2)。
6.根据权利要求1所述的一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，其特征在于：所述的惯性测量系统(14)包括三支光纤速率陀螺仪和两支石英挠性加速度计，测量横滚框(105)、俯仰框(106)绝对转动角速率的横滚光纤陀螺仪(14-6)和俯仰光纤陀螺仪(14-8)分别通过横滚陀螺支架(14-7)和俯仰陀螺支架(14-9)安装在俯仰框(106)的底部，测量方位框(108)绝对转动角速率的方位光纤陀螺仪(14-1)通过方位陀螺托架(14-2)安装在方位框(108)的底部，敏感轴分别对应Y、X、Z轴；横滚框角加速度计(14-5)和俯仰框角加速度计(14-3)通过正交式加速度计支架(14-4)安装在俯仰框(106)底部。
7.根据权利要求1所述的一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，其特征在于：所述角位置测量系统(15)包括三支绝对式光电编码器，用于检测两相邻框架间的相对转角信息；横滚编码器(15-1)安装在横滚框(105)一端回转轴上，俯仰编码器(15-2)安装在俯仰框(106)一端回转轴上，方位框编码器(15-3)安装在方位框航向旋钮手柄(4-01)旋转轴的末端。
8.根据权利要求1所述的一种多功能航空遥感三轴惯性稳定平台系统，其特征在于：所述驱动系统(16)包括横滚驱动系统、俯仰驱动系统和方位驱动系统，使用电机均为直流有刷力矩电机；横滚驱动系统包括横滚力矩电机(16-4)、横滚小齿轮(16-6)和横滚大扇齿(16-5)，横滚力矩电机(16-4)通过螺钉安装在底座(103)底部，横滚小齿轮(16-6)与横滚力矩电机(16-4)轴一体化设计，横滚大扇齿(16-5)通过螺钉直接安装在横滚框(105)内侧壁凸台(105-5)上；俯仰驱动系统包括俯仰力矩电机(16-7)、俯仰小齿轮(16-8)和俯仰大扇齿(16-9)，俯仰力矩电机(16-7)通过螺钉安装在横滚框(105)内壁的凸台(105-16)上，俯仰小齿轮(16-8)与俯仰力矩电机(16-7)轴一体化设计，俯仰大扇齿(16-9)通过俯仰齿轮安装架(16-10)安装在俯仰框(106)底部；方位驱动系统包括方位框驱动电机(16-3)、方位一级同步带传动系统(16-2)和方位二级钢丝绳传动系统(16-1)，方位框驱动电机(16-3)通过螺钉安装在横滚框(105)底面(105-17)的凸台(105-8)上，通过方位一级同步带传动系统(16-2)和方位二级钢丝绳传动系统(16-1)将力矩放大，驱动方位框(108)正反方向旋转。
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