RU2395427C1 - Method to determine aircraft (or its mock-up) angular position in space - Google Patents
Method to determine aircraft (or its mock-up) angular position in space Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395427C1 RU2395427C1 RU2009127619/11A RU2009127619A RU2395427C1 RU 2395427 C1 RU2395427 C1 RU 2395427C1 RU 2009127619/11 A RU2009127619/11 A RU 2009127619/11A RU 2009127619 A RU2009127619 A RU 2009127619A RU 2395427 C1 RU2395427 C1 RU 2395427C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- model
- measuring
- coordinates
- plane
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аэродинамических испытаний, в частности к определению углового положения летательного аппарата (или его модели) в пространстве, в том числе при имитации его падения, и может быть использовано при проектировании высокоточных элементов кассетных боеприпасов.The invention relates to the field of aerodynamic tests, in particular to determining the angular position of an aircraft (or its model) in space, including when simulating its fall, and can be used in the design of high-precision elements of cluster munitions.
Известен способ углового определения положения летательного аппарата в пространстве, относящийся к инерциальной навигации (см. Мартыненко Ю.Г. Тенденции развития современной гироскопии. - Соросовский образовательный журнал, 1997 г., №11, стр.120-127).There is a method of angularly determining the position of an aircraft in space related to inertial navigation (see Martynenko Yu.G. Trends in the development of modern gyroscopy. - Soros Educational Journal, 1997, No. 11, pp. 120-127).
Известный способ основан на применении механических гироскопов, создающих опорную систему прямоугольных координат, непосредственно связанную с летательным аппаратом путем установки гироскопов на стабилизированной платформе в карданном подвесе. В настоящее время механические гироскопы заменяются лазерными, позволяющими создавать бесплатформенную систему прямоугольных координат. Этот способ эффективен для летательных аппаратов большой массы, но при определенном соотношении масс гироскопической системы и летательного аппарата он является неприемлемым из-за недопустимого искажения инерционно-массовых характеристик летательного аппарата.The known method is based on the use of mechanical gyroscopes that create a support system of rectangular coordinates directly connected with the aircraft by installing gyroscopes on a stabilized platform in a gimbal. At present, mechanical gyroscopes are being replaced by laser gyroscopes, which make it possible to create a strap-on system of rectangular coordinates. This method is effective for large mass aircraft, but with a certain mass ratio of the gyroscopic system and the aircraft, it is unacceptable due to unacceptable distortion of the inertial-mass characteristics of the aircraft.
Известен также проекционно-теневой способ определения углового положения летательного аппарата (см. Научно-технический отчет по составной части опытно-конструкторской работы «Сайгак». - ФГУП «ЦАГИ», 2008 г.). Этот способ применяется при аэродинамических испытаниях летательных аппаратов и заключается в том, что в процессе обдува подвешенной на вертикальной подвеске модели летательного аппарата производят киносъемку тени модели летательного аппарата на вертикально установленном экране. Угловое положение летательного аппарата в пространстве определяют по методу последовательных совмещений покадровых изображений тени с контуром уменьшенной модели летательного аппарата. Способ не обеспечивает достаточную точность и неприменим для реальных летательных аппаратов без их макетирования и определения положения центра масс, требует больших затрат времени на обработку результатов.Also known is the projection-shadow method for determining the angular position of an aircraft (see the Scientific and Technical Report on the component of the Saigak experimental design work. - TsAGI FSUE, 2008). This method is used in aerodynamic testing of aircraft and consists in the fact that in the process of blowing a model of an aircraft suspended on a vertical suspension, the shadow of the model of the aircraft is filmed on a vertically mounted screen. The angular position of the aircraft in space is determined by the method of successive combinations of single-frame shadow images with the contour of a reduced model of the aircraft. The method does not provide sufficient accuracy and is not applicable to real aircraft without prototyping and determining the position of the center of mass, it requires a lot of time to process the results.
Задачи, решаемые предлагаемым изобретением, заключаются в расширении ассортимента технических средств указанного назначения с добавлением им технических возможностей.The problems solved by the invention are to expand the assortment of technical means of this purpose with the addition of technical capabilities.
Указанные задачи решены тем, что в известном способе определения углового положения летательного аппарата (или его модели) в пространстве, при котором летательный аппарат (или его модель) закрепляют на вертикальной подвеске и обдувают потоком воздуха, имитируя его падение (согласно изобретению), вне летательного аппарата (или его модели) создают опорную систему прямоугольных координат, для чего на горизонтальных осях OX и OY устанавливают две вертикальные измерительные стойки, третью измерительную стойку совмещают с вертикальной осью OZ, на плоскости, касательной к поверхности летательного аппарата (или его модели), устанавливают источник лазерного излучения, луч которого (или его развертку) направляют параллельно плоскости, касательной к поверхности летательного аппарата (или его модели), летательный аппарат (или его модель) закрепляют в точке, лежащей на его поверхности, с обеспечением перемещения его центра масс по трем степеням свободы, и фиксируют координаты следов лазерного луча или его развертки на измерительных стойках, а угловое положение летательного аппарата (или его модели) определяют по величине углов (α, β, γ) между перпендикуляром, воображаемо опущенным из точки начала координат на плоскость, образованную разверткой лазерного луча или его перемещением и осями опорной системы прямоугольных координат по формуламThese problems are solved by the fact that in the known method for determining the angular position of an aircraft (or its model) in space, in which the aircraft (or its model) is mounted on a vertical suspension and blown with a stream of air, simulating its fall (according to the invention), outside the aircraft the apparatus (or its model) create a support system of rectangular coordinates, for which two vertical measuring racks are installed on the horizontal axes OX and OY, the third measuring rack is combined with the vertical axis OZ, n a plane tangent to the surface of the aircraft (or its model), establish a laser radiation source whose beam (or its scan) is directed parallel to the plane tangent to the surface of the aircraft (or its model), the aircraft (or its model) is fixed at lying on its surface, ensuring the movement of its center of mass along three degrees of freedom, and fix the coordinates of the traces of the laser beam or its sweep on the measuring racks, and the angular position of the aircraft (silt and its models) are determined by the magnitude of the angles (α, β, γ) between the perpendicular imaginarily lowered from the origin to the plane formed by the sweep of the laser beam or its movement and the axes of the reference system of rectangular coordinates according to the formulas
где α, β, γ - углы между перпендикуляром к касательной плоскости и осями OX, OY, OZ;where α, β, γ are the angles between the perpendicular to the tangent plane and the axes OX, OY, OZ;
Z0 - координата следа лазерного излучения на измерительной стойке, совмещенной с вертикальной осью OZ;Z 0 - coordinate of the trace of laser radiation on the measuring rack, combined with the vertical axis OZ;
Z1 - координата следа лазерного излучения на измерительной стойке, установленной на горизонтальной оси OX;Z 1 - coordinate of the trace of laser radiation on a measuring rack mounted on the horizontal axis OX;
Z2 - координата следа лазерного излучения на измерительной стойке, установленной на горизонтальной оси OY;Z 2 - coordinate of the trace of laser radiation on the measuring rack mounted on the horizontal axis OY;
L - расстояние между измерительными стойками относительно начала координат.L is the distance between the measuring racks relative to the origin.
Совокупность отличительных признаков предлагаемого технического решения заявителям неизвестна, что является доказательством новизны предложения, а каждый из признаков указанной совокупности со всей очевидностью не следует из уровня техники, что является свидетельством наличия изобретательского уровня в предложении. При этом заявители подчеркивают наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом.The totality of the distinctive features of the proposed technical solution to the applicants is unknown, which is proof of the novelty of the proposal, and each of the features of this combination clearly does not follow from the prior art, which is evidence of the presence of inventive step in the proposal. Moreover, the applicants emphasize the existence of a causal relationship between the totality of the essential features and the achieved technical result.
Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 продемонстрирована реализация способа для двух разнородных летательных аппаратов: модели (1:10) самолета и боевого элемента кассетного снаряда. С тем же успехом способ может быть реализован и на модели вертолета. На чертежах показано как вне летательного аппарата (или его модели) создают опорную систему прямоугольных координат с началом в точке «0». Для этого на горизонтальной плоскости 1 на осях OX и OY устанавливают вертикальные измерительные стойки 2 таким образом, что их расстояния от начала координат (точка «0») равны. Третью стойку 3 устанавливают в начале координат и совмещают ее с вертикальной осью OZ. На стойках, как на измерительной линейке, нанесены (показано условно) деления.The method is illustrated by drawings, where Figures 1 and 2 demonstrate the implementation of the method for two dissimilar aircraft: a model (1:10) of an airplane and a warhead of a cluster shell. With the same success, the method can be implemented on a helicopter model. The drawings show how outside the aircraft (or its model) create a reference system of rectangular coordinates with the origin at the point "0". To do this, on the horizontal plane 1 on the OX and OY axes,
На поверхности летательного аппарата (или его модели) 4, даже если она не содержит плоский участок, крепят плоскость, касательную к поверхности (на чертежах не показана), и на нее устанавливают источник лазерного излучения 5 (с плоскостью, касательной к поверхности летательного аппарата (или его модели), они составляют модуль). Лазерный луч (или его развертку) направляют параллельно плоскости, касательной к поверхности летательного аппарата (или его модели). Летательный аппарат (или его модель) закрепляют на вертикальной подвеске в точке, лежащей на его поверхности, с обеспечением перемещения его центра масс по трем степеням свободы и обдувают вертикальным потоком воздуха для придания вращения со стороны противоположной подвески. Это имитирует падение летательного аппарата (или его модели) (у самолета плоскость симметрии проходит по его продольной оси). Фиксируют координаты следов лазерного луча или его развертки на измерительных стойках, а угловое положение летательного аппарата (или его модели) определяют по величине углов (α, β, γ) между перпендикуляром, воображаемо опущенным из точки начала координат на плоскость, образованную разверткой лазерного луча или его перемещением, и осями опорной системы прямоугольных координат по формуламOn the surface of the aircraft (or its model) 4, even if it does not contain a flat portion, a plane tangent to the surface (not shown in the drawings) is attached, and a laser radiation source 5 is installed on it (with a plane tangent to the surface of the aircraft ( or its models), they make up the module). The laser beam (or its scan) is directed parallel to the plane tangent to the surface of the aircraft (or its model). The aircraft (or its model) is mounted on a vertical suspension at a point lying on its surface, ensuring the movement of its center of mass along three degrees of freedom and is blown by a vertical air flow to impart rotation from the side of the opposite suspension. This simulates the fall of an aircraft (or its model) (in an airplane, the plane of symmetry runs along its longitudinal axis). The coordinates of the traces of the laser beam or its sweep are fixed on the measuring racks, and the angular position of the aircraft (or its model) is determined by the angles (α, β, γ) between the perpendicular imaginarily lowered from the origin to the plane formed by the sweep of the laser beam or its movement, and the axes of the support system of rectangular coordinates according to the formulas
где α, β, γ - углы между перпендикуляром к касательной плоскости и осями OX, OY, OZ;where α, β, γ are the angles between the perpendicular to the tangent plane and the axes OX, OY, OZ;
Z0 - координата следа лазерного излучения на измерительной стойке, совмещенной с вертикальной осью OZ;Z 0 - coordinate of the trace of laser radiation on the measuring rack, combined with the vertical axis OZ;
Z1 - координата следа лазерного излучения на измерительной стойке, установленной на горизонтальной оси ОХ;Z 1 - coordinate of the trace of laser radiation on the measuring rack mounted on the horizontal axis OX;
Z2 - координата следа лазерного излучения на измерительной стойке, установленной на горизонтальной оси OY;Z 2 - coordinate of the trace of laser radiation on the measuring rack mounted on the horizontal axis OY;
L - расстояние между измерительными стойками относительно начала координат.L is the distance between the measuring racks relative to the origin.
Расстояние L задается перед началом эксперимента.The distance L is set before the experiment.
Способ опробован на реальном летательном аппарате (фиг.2) в форме цилиндра (боевом элементе).The method is tested on a real aircraft (figure 2) in the form of a cylinder (combat element).
Для случая конкретной реализации определения углового положения летательного аппарата при его падении, летательный аппарат закрепляют в пространстве системы прямоугольных координат на вертикальной подвеске 7 с тремя степенями свободы в точках, лежащей на его поверхности (для цилиндра плоскостей симметрии множество, но все включают продольную ось). Источник лазерного излучения укрепляют на торце цилиндра в районе точки его подвески на плоскости, касательной к поверхности летательного аппарата. Лазерный луч или его развертку направляют параллельно плоскости, касательной к поверхности летательного аппарата. Летательный аппарат обдувают вертикальным потоком воздуха 8 для придания ему вращения, как это случается при падении в условиях реального полета. На измерительных стойках лазерный луч или его развертка образуют следы, которые фиксируются. Эти координаты определяют мгновенное положение плоскости, касательной к поверхности летательного аппарата. Разницей в расстоянии между виртуальной плоскостью, касательной к поверхности летательного аппарата, и плоскостью, образованной разверткой лазерного луча или его перемещением в процессе вращения, можно пренебречь. Вводя зафиксированные значения координат лазерного луча в математические зависимости, получаем значения углов (α, β, γ), определяющих угловое положение летательного аппарата.For the case of a specific implementation of determining the angular position of an aircraft during its fall, the aircraft is fixed in space of a system of rectangular coordinates on a
В эксперименте высота стоек равнялась 1,5 м, их расстояние L от точки начала координат - 1 м. Цена деления измерительной шкалы 0,02 м. Скорость потока воздуха 20 м/сек. Эксперимент длился не менее 2-х минут. На измерительных стойках с помощью цифровой видеокамеры типа «Panasonic HXM2» с частотой 25 кадров в секунду записывают видеоизображения координат следов лазерного луча. Записанные изображения сохраняют в памяти компьютера для последующей обработки. Производят покадровую визуальную регистрацию координат следов лазерного луча на измерительных стойках с помощью программы 321 Video Converter и передают их в электронную таблицу программы «Ехсе1-97», с помощью которой определяют углы α, β, γ с погрешностью в пределах 0,5…0,7°.In the experiment, the height of the racks was 1.5 m, their distance L from the coordinate origin is 1 m. The division value of the measuring scale is 0.02 m. The air flow rate is 20 m / s. The experiment lasted at least 2 minutes. On measuring racks using a digital camera type "Panasonic HXM2" with a frequency of 25 frames per second record video images of the coordinates of the tracks of the laser beam. Recorded images are stored in the computer memory for further processing. A frame-by-frame visual registration of the coordinates of the laser beam traces on the measuring racks is carried out using the 321 Video Converter program and they are transferred to the Exce1-97 program spreadsheet, using which angles α, β, γ are determined with an error within 0.5 ... 0, 7 °.
Например, при L=1 м, Z0=0,26 м, Z1=0,58 м, Z2=0,31 м углы α, β, γ равны соответственно 72,3°, 87,3°0, 17,9° с погрешностью измерения не более 0,7°.For example, with L = 1 m, Z 0 = 0.26 m, Z 1 = 0.58 m, Z 2 = 0.31 m, the angles α, β, γ are 72.3 °, 87.3 ° 0, respectively. 17.9 ° with a measurement error of not more than 0.7 °.
Достоинством метода является то, что он позволяет определять угловое положение летательного аппарата непосредственно и одномоментно по трем пространственным координатам, а не по двум, как это принято в проекционно-теневом методе. Это обстоятельство позволяет исключить погрешности, связанные с изготовлением модели и нахождением положения ее центра масс, что значительно снижает трудоемкость.The advantage of the method is that it allows you to determine the angular position of the aircraft directly and simultaneously from three spatial coordinates, and not from two, as is customary in the projection-shadow method. This circumstance allows us to exclude errors associated with the manufacture of the model and finding the position of its center of mass, which significantly reduces the complexity.
Для заявленного технического решения, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов.For the claimed technical solution, as described in the independent claim, the possibility of its implementation using the well-known tools and methods described in the application is confirmed.
В свою очередь, заявленное изобретение способно обеспечить достижение усматриваемого заявителями технического результата, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость» действующего патентного законодательства.In turn, the claimed invention is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicants, therefore, it meets the criterion of "industrial applicability" of the current patent law.
Claims (1)
где α, β, γ - углы между перпендикуляром к касательной плоскости и осями OX, OY, OZ;
Z0 - координата следа лазерного излучения на измерительной стойке, совмещенной с вертикальной осью OZ;
Z1 - координата следа лазерного излучения на измерительной стойке, установленной на горизонтальной оси ОХ;
Z2 - координата следа лазерного излучения на измерительной стойке, установленной на горизонтальной оси OY;
L - расстояние между измерительными стойками относительно начала координат. A method for determining the angular position of an aircraft (or its model) in a space in which the aircraft (or its model) is suspended on a vertical suspension and is blown with a stream of air, simulating its fall, characterized in that a support is created outside the aircraft (or its model) a system of rectangular coordinates, for which two vertical measuring racks are installed on the horizontal axes OX and OY, the third measuring rack is combined with the vertical axis OZ, they fly in a plane tangent to the surface of the aircraft (or its model), a laser source is installed, the beam of which or its scan is directed parallel to the plane tangent to the surface of the aircraft (or its model), the aircraft (or its model) is fixed at a point lying on its surface, with ensuring the movement of its center of mass along three degrees of freedom, and fix the coordinates of the traces of the laser beam or its sweep on the measuring racks, and the angular position of the aircraft (or its model) is determined by the magnitude of the angles (α, , Γ) between the perpendicular dropped from imaginary point on the coordinate plane formed by the scanning laser beam or a displacement in rotation of the aircraft (or model), and the axes of the support system of rectangular coordinates by the formulas:
where α, β, γ are the angles between the perpendicular to the tangent plane and the axes OX, OY, OZ;
Z 0 - coordinate of the trace of laser radiation on the measuring rack, combined with the vertical axis OZ;
Z 1 - coordinate of the trace of laser radiation on the measuring rack mounted on the horizontal axis OX;
Z 2 - coordinate of the trace of laser radiation on the measuring rack mounted on the horizontal axis OY;
L is the distance between the measuring racks relative to the origin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127619/11A RU2395427C1 (en) | 2009-07-17 | 2009-07-17 | Method to determine aircraft (or its mock-up) angular position in space |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127619/11A RU2395427C1 (en) | 2009-07-17 | 2009-07-17 | Method to determine aircraft (or its mock-up) angular position in space |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2395427C1 true RU2395427C1 (en) | 2010-07-27 |
Family
ID=42698006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009127619/11A RU2395427C1 (en) | 2009-07-17 | 2009-07-17 | Method to determine aircraft (or its mock-up) angular position in space |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2395427C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114035616A (en) * | 2021-10-22 | 2022-02-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | Method and system for controlling attack of aircraft on moving target |
-
2009
- 2009-07-17 RU RU2009127619/11A patent/RU2395427C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114035616A (en) * | 2021-10-22 | 2022-02-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | Method and system for controlling attack of aircraft on moving target |
| CN114035616B (en) * | 2021-10-22 | 2023-10-20 | 中国人民解放军国防科技大学 | Method and system for controlling striking of aircraft to moving target |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2743112C2 (en) | Apparatus and method for analyzing vibrations using high-speed video data and using such a device for contactless analysis of vibrations | |
| US20140336928A1 (en) | System and Method of Automated Civil Infrastructure Metrology for Inspection, Analysis, and Information Modeling | |
| EP3348963B1 (en) | Navigation system and survey system | |
| CN109669468A (en) | Program is used in measuring device, unmanned plane and its control device, control method and control | |
| CN112629431B (en) | Civil structure deformation monitoring method and related equipment | |
| JP6910511B2 (en) | Laser measurement method, laser measurement sign, and coordinate calculation program | |
| CN111025032B (en) | Aerial beam measuring system and method based on lift-off platform | |
| CN103322984A (en) | Distance measuring and speed measuring methods and devices based on video images | |
| CN108375383A (en) | The airborne distribution POS flexibility base line measurement method and apparatus of polyphaser auxiliary | |
| CN109211573B (en) | Method for evaluating hovering stability of unmanned aerial vehicle | |
| Bösemann | Industrial photogrammetry-accepted metrology tool or exotic niche | |
| CN106969721A (en) | A kind of method for three-dimensional measurement and its measurement apparatus | |
| Bula et al. | Dense point cloud acquisition with a low-cost Velodyne VLP-16 | |
| Yu et al. | Displacement measurement of large structures using nonoverlapping field of view multi‐camera systems under six degrees of freedom ego‐motion | |
| RU2395427C1 (en) | Method to determine aircraft (or its mock-up) angular position in space | |
| KR101868096B1 (en) | Apparatus and method for performance verification test of inertial measurement unit | |
| JP6493988B2 (en) | Error correction apparatus and error correction program in laser survey using a moving object | |
| Yadav et al. | Developing basic design and mathematical framework for a mobile mapping system—a case study using available sensors | |
| Ma et al. | Analysis of positioning errors caused by platform vibration of airborne LiDAR system | |
| Skaloud et al. | Mapping with MAV: experimental study on the contribution of absolute and relative aerial position control | |
| RU2645432C1 (en) | Method of videogrammetry systems calibration and control device for its implementation | |
| de Vasconcelos et al. | Store separation: Photogrammetric solution for the static ejection test | |
| KR101600772B1 (en) | The Method for Tracking Nonlinear Aircraft Utilizing Regulated Point Mass Flight Dynamic Model | |
| JP6940670B1 (en) | Flight path creation method and system for unmanned aircraft | |
| JP6707098B2 (en) | 3D model generation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150718 |