【摘要】 本发明提供的机载激光通信系统捕获模拟装置，由第一GPS天线(1)，经纬仪(2)，激光器(10)，陀螺(3)，电台及天线(4)，第二GPS天线(5)，支架(6)，俯仰转台(7)，横滚转台(8)，航向转台(9)构成。其可以实现动静条件下的飞机视轴指北标校，并且适合不同机型的验证，避免了上机飞行实验验证而造成巨大的财力和物力的浪费，同时由于所有验证过程都是在地面完成的，安全性也大大提高。经过坐标转过过程解算出的通信视轴旋转俯仰角和方位角的大小与经纬仪读出的俯仰角和方位角相比较可以确定捕获不确定区域大小为35mrad，同时证明旋转角的大小和旋转方向过程是正确的。系统经过3×3扫描矩阵可以实现视轴精确对准。 【专利类型】发明授权 【申请人】长春理工大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】130022 吉林省长春市朝阳区卫星路7089号 【申请人地区】中国 【申请人城市】长春市 【申请人区县】朝阳区 【申请号】CN200810050286.9 【申请日】2008-01-22 【申请年份】2008 【公开公告号】CN101227235B 【公开公告日】2010-06-02 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN101227235B 【授权公告日】2010-06-02 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】H04B10/00; G01S5/02; G01C19/00; G01C1/02; G01S19/24; H04B10/11 【发明人】李洪祚; 赵馨; 佟首峰; 姜会林; 韩成 【主权项内容】1.一种机载激光通信系统捕获模拟装置，其特征在于，该装置由第一GPS天线(1)，经纬仪(2)，激光器(10)，陀螺(3)，电台及天线(4)，第二GPS天线(5)，支架(6)，俯仰转台(7)，横滚转台(8)，航向转台(9)构成； 所述第一GPS天线(1)，第二GPS天线(5)，经纬仪(2)，激光器(10)，陀螺(3)，电台及天线(4)顺次安置在支架(6)上，分别固定好且保持刚性连接；所述俯仰转台(7)，横滚转台(8)，航向转台(9)是固联在一起的，并且将支架(6)固定在俯仰转台(7)上，保持刚性连接； 所述第一GPS天线(1)作为主天线，并作为坐标原点，通过GPS得到的位置坐标值作为原点坐标；所述的经纬仪(2)用来模拟通信视轴，给出俯仰角和水平角的真值，并确定捕获不确定区域大小； 所述的激光器(10)完成通信视轴3×3矩阵扫描，验证模拟系统原理正确性；所述的陀螺(3)完成对模拟实验系统姿态角的测量，测量俯仰转台(7)，横滚转台(8)，航向转台(9)所旋转的角度； 所述的电台及天线(4)将第一GPS天线(1)测量坐标值发射出去；所述的第二GPS天线(5)与第一GPS天线(1)一起构成基线测量支架(6)的姿态角；所述的支架(6)起支撑和连接作用；所述的俯仰转台(7)测量支架(6)的俯仰角，横滚转台(8)测量支架(6)的横滚角，航向转台(9)测量支架(6)的航向角； 坐标转换过程：在机载系统中需要用到如下坐标转换过程，才能实现通信视轴指向不确定区域；首先通过WGS-84坐标步骤(11)获得第一GPS天线(1)位置坐标为WGS-84坐标，然后通过北东天坐标步骤(12)得到北东天坐标，通过载体坐标系步骤(13)得到载体坐标，通过视轴坐标步骤(14)得到视轴坐标，通过视轴旋转水平角和俯仰角步骤得到视轴旋转水平角和俯仰角； 转台旋转：经过坐标转换过程后得到激光器视轴需要旋转的水平角和俯仰角，此时旋转激光器(10)，使通信视轴指向不确定区域，并发射激光，通过激光器(10)完成天线扫描技术，实现通信视轴精确对准； 捕获不确定区域确定：旋转俯仰转台(7)，横滚转台(8)，航向转台(9)一个固定的角度来模拟飞机的飞行姿态；使用经纬仪(2)模拟通信视轴，同时将经纬仪(2)读出的俯仰角和水平角值旋转真值，用于检验经上述转换原理解算出的俯仰角和航向角的正确与否，即经纬仪(2)旋转的俯仰角大小和方向、以及水平角大小和方向与坐标转换矩阵解算的值如果相等，即可完成机载光通信系统捕获模拟系统原理正确性，同时将坐标转换矩阵解算出值与经纬仪读出的值做差可确定捕获不确定区域大小； 激光器(10)旋转水平角和俯仰角解算过程：在实际工作中需要用到如下公式： (1)大地参心坐标与直角坐标转换，公式如下： 式中 a为椭球长半径，在WGS-84坐标系下a＝6378137m； e2为第一偏心率的平方，e2＝0.006694379995； (2)WGS-84坐标转换到北东天坐标转换矩阵，公式如下： (3)北东天坐标转换到载体坐标转换矩阵，公式如下： 将北东天坐标系绕z轴旋转航向角yaw，绕旋转后的x轴旋转俯仰角pith，绕旋转后的y轴旋转横滚角roll即可实现转换，转换矩阵如下所示： 式中r表示横滚角roll，y表示航向角yaw，p表示俯仰角pith； (4)视轴旋转水平角α、俯仰角β 经上述坐标转换后可给出载体坐标系下的坐标值x，y，z，利用三个坐标值即可完成解算，公式如下： α＝180×arctan(x/y)/π 旋转方向规定：水平角：顺时针为正，逆时针为负；俯仰角：向上为正，向下为负；具体旋转方向下见表： 象限 旋转水平角 旋转俯仰角x＞0；y＞0；z＞0 α βx＞0；y＞0；z＜0 α-βx＜0；y＜0；z＞0α-180 βx＜0；y＜0；z＜0 α-180 -βx＞0；y＜0；z＞0180-α βx＞0；y＜0；z＜0 180-α -βx＜0；y＞0；z＞0-α β 象限 旋转水平角 旋转俯仰角x＜0；y＞0；z＜0 -α -β 通过上述步骤实现模拟机载激光通信系统捕获过程，同时借助经纬仪完成对捕获不确定区域大小的确定。 【当前权利人】长春理工大学 【当前专利权人地址】吉林省长春市朝阳区卫星路7089号 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】12220000412756090P 【家族被引证次数】25
