[发明专利]一种用于洒水直升机上的光电吊舱固定及信号传输装置

权利要求书

1.一种用于洒水直升机上的光电吊舱固定及信号传输装置，包括用于固定光电吊舱(3)的夹具(2)和用于给光电吊舱传输信号的传感器仓(1)；其特征在于：

所述夹具包括夹具顶板(4)、上管夹(5)、下管夹(6)、夹具底座(12)、连接柱(7)、减振顶板(11)、减振底板(10)、减振弹簧(8)以及连接块(9)；

其中，上管夹连接孔(13)与顶板槽口(35)通过螺栓连接，下管夹连接孔(36)与底座槽口(37)通过螺栓连接，上管夹连接孔(13)与下管夹连接孔(36)通过螺栓紧密连接在一起，夹具顶板(4)、上管夹(5)、下管夹(6)、夹具底座(12)紧密连接成一个整体；夹具底座连接孔(38)与连接柱(7)通过螺栓连接，连接柱(7)与减振底板连接孔(42)通过螺栓连接，夹具底座(12)通过连接柱(7)与减振底板(10)连接在一起；减振底板弹簧连接孔(41)与减振弹簧(8)通过螺栓连接，减振弹簧(8)与减振顶板弹簧连接孔(39)通过螺栓连接，减振顶板连接孔(40)与连接块减振连接孔(44)通过螺栓连接，连接块吊舱连接孔(43)用于和光电吊舱(3)通过螺栓连接，由减振顶板(11)、减振弹簧(8)和减振底板(10)组成的减振系统用于将夹具底座(12)与光电吊舱(3)连接在一起；

所述传感器仓具有传感器仓外壳(17)和传感器仓顶板(16)以及数字姿态传感器(46)、数据采集与通信电路板(47)、压差测量与空速计算电路板(48)、空速管(18)、电缆格兰头(19)、温度传感器(20)、航空插头一(14)、航空插头二(15)、方位传感器(49)和GPS信号接收器(51)；传感器仓顶板(16)与传感器仓外壳(17)通过螺栓连接；

GPS信号接收器(51)通过与GPS连接孔(30)螺栓连接，紧固于传感器仓顶板(16)上，用于将卫星发射的无线电信号的电磁波能量变换成接收电子器件可摄取的信号，并将获得的数据信息传输至数据采集与通信电路板(47)；

所述数字姿态传感器经由穿过姿态传感器连接孔(54)的螺栓紧固于传感器仓外壳(17)，用于将三维姿态与方位输出至数据采集与通信电路板(47)；

所述方位传感器与空速管，分别通过螺栓紧固于传感器仓外壳上，所述方位传感器用于实时提供移动物体的航向和姿态；所述压差测量与空速计算电路板，紧固于传感器仓外壳(17)的底部，所述压差测量与空速计算电路板用于接收空速管(18)传输的空气流动数据后，通过计算空气动压和静压之差来计算空气流动速度，并将空速测量结果发送至数据采集与通信电路板(47)；

所述温度传感器用于将测量的空气温度信息传递至数据采集与通信电路板(47)进行汇总与分析；

航空插头一(14)通过传感器仓航插一中心孔(28)进行定位，并通过传感器仓航插一连接孔(21)的螺栓连接紧固于传感器仓外壳(17)；航空插头一(14)用于和光电吊舱(3)进行连接，将光电吊舱测量的视图信息以及距离信息汇总至数据采集与通信电路板(47)；航空插头二(15)通过传感器仓航插二中心孔(27)进行定位，并通过传感器仓航插二连接孔(22)的螺栓连接紧固于传感器仓外壳(17)；

数据采集与通信电路板(47)与电路板连接孔(52)通过螺栓连接，紧固于传感器仓外壳(17)的底板；

所述数据采集与通信电路板，具有如下功能：

两个RS232接口与两个北斗/GPS相连，接收光电吊舱的地理坐标信息，当只收到一个坐标时，仍可以显示其地理坐标位置；当两个RS232接口同时接收坐标信息时，计算两个坐标的均值，通过坐标信息解算出运动方位和相对于地面的运动速度；UART1接口与加速度传感器和方位传感器相连，将光电吊舱在XYZ三个方向上的加速度信息以及航向姿态信息通过UART1接口传输至MCU单片机，进行整合分析与计算，加速度信息用于短时间的惯性导航和在数据缺失的时候计算空间位置的变化；UART2接口与光电吊舱中的激光测距仪相连，可测量出光电吊舱距离地面的垂直高度；隔离485接口2，与压差测量与空速计算电路板(48)进行连接，将空速管的动压与静压传输给压差测量传感器及解算电路，从而获得吊舱在飞行过程中的空速，并将测量空速传递给MCU进行综合分析与汇总；隔离485接口1，与usb-485转换器(68)进行连接，将测量数据通过485通讯的方式上传到usb-485转换模块，通过usb接口进入上位计算机，同时可以接收来自上位机的命令，完成对光电吊舱的控制；LAN1接口用于直接与上位计算机相连或者通过usb-以太网转换器(67)与上位机连接；利用LAN转发电路，将LAN1的信号与LAN2信号互相转发，以使得光电吊舱的视频信号可以通过LAN2将图像数据传输到上位机；UART3接口用于和光电吊舱相连，负责控制光电吊舱的运动；数据采集与通信电路板(47)完成对数据的采集后，利用485总线统一向直升机的控制终端发送；

传感器仓连接孔(29)与夹具顶板传感器仓连接孔(34)通过螺栓连接，以使得传感器仓外壳(17)与夹具顶板(4)固定为一体。

2.根据权利要求1所述的一种用于洒水直升机上的光电吊舱固定及信号传输装置，其特征在于：

所述装置还包括一个供电与数据转换中心(58)、笔记本控制终端(57)以及辅助屏幕(56)；

所述供电与数据转换中心包括：电源(66)、usb-以太网转换器(67)、usb-485转换器(68)、启动开关(60)、航空插头三(62)、航空插头四(63)、航空插头五(64)、转换中心顶板(59)以及转换中心外壳(61)；

所述电源能够通过航空插头二(15)与航空插头三(62)的连接通道为传感器仓(1)内的所有传感器以及光电吊舱供电；usb-以太网转换器(67)用于将usb信号转换为网线信号进行传输；usb-485转换器(68)用于将usb信号转换为485信号进行通讯；

所述笔记本电脑控制终端与所述传感器仓之间使用usb-485转换器(68)和usb-以太网转换器(67)作为中转，在所述供电与数据转换中心得到一个RS485端口和一个100M以太网口，RS485端口用于读取传感器仓(1)中各个传感器的数据以及光电吊舱的姿态数据，并将吊舱控制命令发送到传感器仓(1)，由传感器仓(1)转发给光电吊舱；

所述传感器仓(1)、供电与数据转换中心(58)、笔记本控制终端(57)以及辅助屏幕(56)通过以下连接来完成控制流程：

所述笔记本控制终端通过usb-航空插头连接线与航空插头五(64)进行连接，所述航空插头五通过网线连接到所述usb-以太网转换器(67)，所述usb-以太网转换器(67)能够提供usb扩展端口和以太网扩展端口，usb端口再扩展一个usb-485转换器(68)，以太网端口用于连接光电吊舱的网口输出，usb-485转换器(68)端口连接光电吊舱的运动控制端口，所述usb-485转换器端口能够读取光电吊舱的三轴状态，并完成对光电吊舱运动的控制；航空插头三(62)与航空插头二(15)进行连接，为传感器仓(1)供电并收集测量信息，通过航空插头二(15)与光电吊舱的连接通道，光电吊舱将测量的信息传递至传感器仓(1)；航空插头四(63)与辅助屏幕相连，为其供电；辅助屏幕通过HDMI-VGA连接线与笔记本控制终端连接，辅助观察测量信息；电源(66)为传感器仓(1)、辅助屏幕以及光电吊舱供电。