CN104501836B - 一种用于飞参数据标校的无线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞参数据标校的无线装置，包括测量单元，第一控显单元和第二控显单元，第二控显单元与第一控显单元的电路结构相同，测量单元安装在夹具上，并由第一控显单元供电和控制，测量单元测得的数据通过无线接口发送给第一控显单元，第二控显单元通过无线接口和第一控显单元交互数据并同步显示相同的信息。本发明的优点在于各单元之间通过无线方式交互，省却了较长电缆带来的容易缠绕和折断的麻烦，且标校准备时间缩短，可以避免多人在配合过程中的信息传递差错，因而可以大幅度提高标校精确度和标校效率。

Description

一种用于飞参数据标校的无线装置

技术领域

本发明涉及飞参数据标校领域，特别涉及一种用于飞参数据位移通道标校的无线装置。

背景技术

近年来，飞行参数记录系统(简称：飞参记录系统)在飞机上的迅速装备，使辅助飞行事故调查、机务维修保障、飞行训练质量评估、故障的诊断与预报等领域的研究结论更加精确。飞参记录系统中记录的飞机操纵杆、油门杆、总距杆、脚蹬、板面角、升降舵、副翼、襟翼、方向舵等操纵位移通道参数的可信度和准确性直接影响飞行数据的应用，对事故调查、机务维修保障、飞行训练质量评估、故障的诊断与预报结论的正确性有重要作用。因此，需要对飞参记录系统数据采集通道进行定期校准。但是，由于目前部队普遍缺少满足精度要求的操纵位移通道标校设备，使飞参系统中记录的飞机操纵杆、油门杆、总距杆、脚蹬、板面角、升降舵、副翼、襟翼、方向舵等操纵位移参数不能进行定期标校，飞参数据的可信度和准确性不能得到保证，直接影响飞参数据在多领域作用的发挥。

当前，人们普遍使用机械式的量角器和直尺对飞机操纵杆、油门杆、总拒杆、脚蹬、翼面角位移、板面角位移、舵面角位移、方向舵偏角进行测量。而机械式的大型量角器、直尺等制造工艺要求高、成本高、安装复杂、精确读数困难和携带不便，而且随着航空业的发展，飞机中飞参记录系统操纵位移通道都加装了位移传感器，其测量精度高于机械式的量角器和直尺，但是人们又必须对飞参记录系统的位移参数准确性和可信度进行定期校正。

为此，申请人曾经申请了一种飞行器飞行参数记录系统测量数值校准的装置及方法(申请号201218000912.0)，由控制盒和专用夹具、电缆组成。包括计算机系统、面板单元、测量控制和电源变换等模块组成，可以现场实现位移通道的各种参数标校。

该发明在实施过程中发现存在着工作准备时间长、易受嘈杂环境和磁环境的影响、在舰船上使用误差大、操作精度不易控制等突出问题，尤其是此发明需要至少多人配合才能完成飞参通道标校工作，作业过程中一人负责指挥，一人负责地面飞参系统，一人负责在机舱中操纵，一人负责在测量部位处读取参数，不仅耗费人力物力，而且在标校的过程中由于人为的失误容易导致标校错误，从而影响标校的质量和效能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明要解决的技术问题在于：提供一种用于飞参数据位移通道标校的无线装置，解决飞参数据标校过程中的标校效率不高和精确度不足的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式飞参数据标校装置，其特征在于包括测量单元，第一控显单元和第二控显单元；第二控显单元与第一控显单元的电路结构相同；测量单元安装在夹具上，并由第一控显单元供电和控制，测量单元测得的数据通过无线接口发送给第一控显单元；第二控显单元通过无线接口和第一控显单元交互数据并同步显示相同的信息。

作为本发明的改进，所述的测量单元包括微控制器、三轴陀螺仪、三轴加速度计和通讯单元，三轴加速度计和三轴陀螺仪测得的数据经微控制器处理后得到被测转动体绕固定转轴转动的倾角和或绕固定转轴转动的方位角的数据，该数据通过通讯单元的无线接口发送给第一控显单元，测量单元的供电电源为微控制器、三轴陀螺仪、三轴加速度计、通讯单元提供工作电源；

所述的第一控显单元包括微控制器、交互式显示器和供电电源，微控制器实时对从测量单元接受来的信号进行接收、处理与分发，并在交互式显示器上显示，第一控显单元的供电电源为自身的微控制器、交互式显示器提供工作电源；

所述的第二控显单元也包括微控制器、交互式显示器和供电电源，第二控显单元的微控制器与第一控显单元的微控制器之间通过无线接口进行信息交互，第二控显单元的交互式显示器上同步显示与第一控显单元的交互式显示器上相同的信息，第二控显单元的供电电源为其自身的微控制器、交互式显示器提供工作电源。

作为本发明的进一步改进，所述的微控制器、微控制器和微控制器均采用基于ARM公司的高性能Cortex-M3内核的STM32微控制器，所述三轴陀螺仪采用ST公司的L3G系列芯片，所述三轴加速度计采用Freescale公司的芯片MMA8451；所述三轴陀螺仪通过SPI接口与微控制器进行连接和通讯；所述三轴加速度计通过IIC接口与微控制器进行连接和通讯；

作为本发明的进一步改进，所述无线接口指蓝牙接口。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)只需要二人即可完成飞参通道标校工作，由于省却了人力，标校准备时间缩短，且可以避免多人在配合过程中的信息传递差错，因而可以大幅度提高标校精确度和标校效率。本发明的测量单元采用了三轴陀螺仪和三轴加速度计，相对于磁阻传感器或双轴加速度传感器而言，在测量过程更不易受嘈杂环境和磁环境的影响，因而能满足一线部队和修理厂机械人员对飞机操纵位移参数的精确测量需求。

(2)本发明的各个单元之间采用有线接口时，线缆很长，可达30多米，在使用过程中容易缠绕和折断，本发明采用无线接口解决了此问题。

(3)本发明能进一步推进飞参通道标校工程的工程化及常态化应用，满足在操作现场(如：飞机座舱内)远程显示实时传输飞参操纵位移参数需求，精度高、操作方便、能满足复杂环境使用需求，具有重要的意义。

附图说明

图1是本发明的系统连接图；

图2是本发明的一个实施例的硬件框图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是限制本发明的范围。

如图1所示，一种便携式飞参数据标校装置，包括测量单元1，第一控显单元2和第二控显单元3；使用时，将测量单元1用夹具4固定在被测转动体5处，转动体5包括飞(直升)机各类杆、副翼、平尾、舵面、脚蹬等。作为优选，可对测量单元和两个控显单元进行封装，使用时与测量单元连接的为第一控显单元(也可称为主机)，另一个控显单元为第二控显单元(也可称为从机)，主机通过无线接口控制测量单元的工作，并接收测量单元测得的数据。主机处理后的数据由不仅在主机上显示，同时还要发给从机进行显示。第二控显单元3与第一控显单元2的电路结构相同；测量单元1安装在夹具4上，并由第一控显单元2供电和控制，测量单元1测得的数据通过无线接口发送给第一控显单元2；第二控显单元3通过无线接口和第一控显单元2交互数据并同步显示相同的信息。本发明实施过程中，一人在地面并负责主机，一人在座舱内负责从机，只需要二人即可完成飞参通道标校工作，由于省却了人力，标校准备时间缩短，且可以避免多人在配合过程中的信息传递差错，因而可以大幅度提高标校精确度和标校效率。另外，本发明的各个单元之间采用有线接口时，线缆很长，可达30多米，在使用过程中容易缠绕和折断，本发明各个单元之间采用无线接口解决了此问题。

作为优选实施例，如图2所述，所述的测量单元1包括微控制器1.1、三轴陀螺仪1.2、三轴加速度计1.3和通讯单元1.4，三轴加速度计1.3和三轴陀螺仪1.2测得的数据经微控制器1.1处理后得到被测转动体5绕固定转轴转动的倾角和或绕固定转轴转动的方位角的数据，该数据通过通讯单元1.4的无线接口发送给第一控显单元2。测量的方法和技术采用现有技术即可，如根据三轴加速度计1.3测量的结果可计算得出转动体绕固定转轴转动的倾角，综合三轴陀螺仪1.2与三轴加速度计1.3测量的结果可计算出对转动体绕固定转轴转动的方位角。

本发明的测量单元采用了三轴陀螺仪和三轴加速度计，相对于磁阻传感器或双轴加速度传感器而言，在测量过程更不易受嘈杂环境和磁环境的影响，因而能满足一线部队和修理厂机械人员对飞机操纵位移参数的精确测量需求。

所述的第一控显单元2包括微控制器2.1、交互式显示器2.2和供电电源2.3，微控制器2.1实时对从测量单元1接受来的信号进行接收、处理与分发，并在交互式显示器2.2上显示，供电电源2.4为测量单元1的各部件以及微控制器2.1、交互式显示器2.2提供工作电源；

所述的第二控显单元包括微控制器3.1、交互式显示器3.2和供电电源3.3，微控制器3.1与微控制器2.1之间通过无线接口进行信息交互，交互式显示器3.2上同步显示与交互式显示器2.2上相同的信息，供电电源3.3为微控制器3.1、交互式显示器3.2提供工作电源

交互式显示器2.2和交互式显示器3.2用于人工输入控制，交互式显示器最常见的可以用触控屏实现。作为具体实施例，上述所有供电电源可采用可充电的锂电池、5号电池等电源。作为本发明的进一步改进，所述无线接口指蓝牙接口。

作为另一优选实施例，微控制器1.1、微控制器2.1和微控制器3.1均采用基于ARM公司的高性能Cortex-M3内核的STM32微控制器，STM32微控制器是专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计，它的外设丰富，有ADC、UART、SPI、IIC等；集成度高，包括复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等。

三轴陀螺仪1.2采用ST公司的L3G系列芯片，并通过SPI接口与微控制器1.1进行连接和通讯；L3G系列芯片具有16位分辨率，精度高，噪声低的特点，并且便于数据处理，提高了与主机通讯速度；有SPI接口，便于与主机交换数据。被测转动体有转动角速度的情况下，三轴陀螺仪内电容容量产生相应的变化，经放大器放大、滤波、A/D转换、数字滤波处理得到与转动角速度对应的数字量，并通过SPI接口输出。三轴陀螺仪器内置了温度自检测电路，可对陀螺温度进行测量、转换、输出。利用陀螺可测量传感器绕三轴的角速度，对其进行积分，并将积分结果合成，得到传感器绕固定转轴的角度。利用陀螺输出的温度信号对所测的角速度进行温度补偿，以消除温度误差。

三轴加速度计1.3采用Freescale公司的芯片MMA8451，并通过IIC接口与微控制器1.1进行连接和通讯；MMA8451具有14位分辨率，精度高，噪声低；32位FIFO，便于数据处理；IIC接口，便于与主机交换数据。待测载体有加速度变化的情况下，传感器内电容容量产生相应的变化，经C/V变换、放大器、A/D转换、DSP数字信号处理，得到与加速度对应的数字量，并通过IIC接口输出。载体偏离水平面时，重力加速度在三轴上的分量发生变化，通过测量静态重力加速度变化，转化并计算出倾角变化，输出与倾角有关的数字信号。

本发明在标校时可以采用如下步骤：

步骤P1，将夹具4安装在被测转动体5上；

步骤P2，将测量单元1安装在夹具4上；

步骤P3，接通测量单元1、第一控显单元2和第二控显单元3的电源；

步骤P4，根据搜寻配对技术，首先将测量单元1和第一控显单元2连接起来，然后将第二控显单元3与第一控显单元2连接起来；

步骤P5，按照标校工艺卡操纵被测转动体5运动到指定位置，在第一控显单元2和第二控显单元3各自的显示器上同步显示被测转动体5移动的角度；

步骤P6，以第一控显单元2或第二控显单元3上显示的数值来校准飞参数据。

由于采用了上述技术方案，本发明能进一步推进飞参通道标校工程的工程化及常态化应用，满足在操作现场(如：飞机座舱内)远程显示实时传输飞参操纵位移参数需求，精度高、操作方便、且各单元之间通过无线方式交互，能满足复杂环境使用需求，具有重要的意义。

显然，上文所描述的实施例为实施本发明的较佳实施方式，所述描述是以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换获得其他实施例，这些实施例也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种便携式飞参数据标校装置，其特征在于包括测量单元（1），第一控显单元（2）和第二控显单元（3）；第二控显单元（3）与第一控显单元（2）的电路结构相同；测量单元（1）安装在夹具（4）上，并由第一控显单元（2）供电和控制，测量单元（1）测得的数据通过无线接口发送给第一控显单元（2）；第二控显单元（3）通过无线接口和第一控显单元（2）交互数据并同步显示相同的信息；

其中所述的测量单元（1）包括微控制器（1.1）、三轴陀螺仪（1.2）、三轴加速度计（1.3）、通讯单元（1.4）和供电电源（1.5），三轴加速度计（1.3）和三轴陀螺仪（1.2）测得的数据经微控制器（1.1）处理后得到被测转动体（5）绕固定转轴转动的倾角和或绕固定转轴转动的方位角的数据，该数据通过通讯单元（1.4）的无线接口发送给第一控显单元（2），供电电源（1.5）为微控制器（1.1）、三轴陀螺仪（1.2）、三轴加速度计（1.3）、通讯单元（1.4）提供工作电源；

所述的第一控显单元（2）包括微控制器（2.1）、交互式显示器（2.2）和供电电源（2.3），微控制器（2.1）实时对从测量单元（1）接受来的信号进行接收、处理与分发，并在交互式显示器（2.2）上显示，供电电源（2.4）为微控制器（2.1）、交互式显示器（2.2）提供工作电源；

所述的第二控显单元包括微控制器（3.1）、交互式显示器（3.2）和供电电源（3.3），微控制器（3.1）与微控制器（2.1）之间通过无线接口进行信息交互，交互式显示器（3.2）上同步显示与交互式显示器（2.2）上相同的信息，供电电源（3.3）为微控制器（3.1）、交互式显示器（3.2）提供工作电源。

2.如权利要求1所述的便携式飞参数据标校装置，其特征在于：其中所述的微控制器（1.1）、微控制器（2.1）和微控制器（3.1）均采用基于ARM公司的高性能Cortex-M3内核的STM32微控制器，所述三轴陀螺仪（1.2）采用ST公司的L3G系列芯片，所述三轴加速度计（1.3）采用Freescale公司的芯片MMA8451；所述三轴陀螺仪（1.2）通过SPI接口与微控制器（1.1）进行连接和通讯；所述三轴加速度计（1.3）通过IIC接口与微控制器（1.1）进行连接和通讯。