專利名稱：一種飛機水平傾斜角的測量顯示裝置及其測量顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空電子領(lǐng)域，尤其涉及民用客機機載娛樂系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種飛機水平傾斜角的測量顯示裝置及其測量顯示方法。
背景技術(shù)：
隨著乘坐飛機出行人數(shù)及人均乘坐頻次的快速增長，人們越來越多地開始關(guān)注飛機的乘坐舒適性，即乘坐品質(zhì)問題。影響乘坐舒適性的因素有很多，溫度、濕度、氣壓等物理量都可以通過相關(guān)的儀器和裝置顯示出來。然而有別于其他陸地交通工具，飛機具有更加復(fù)雜的運動姿態(tài)，對舒適性有著重大影響的相對于水平面的傾斜角的變化情況，對于乘客卻只能依靠自身來感覺。雖然駕駛員擁有高精度的組合陀螺儀以及導(dǎo)航系統(tǒng)來感測飛行姿態(tài)，但這些系統(tǒng)極其復(fù)雜，長距離信號傳輸則重量增加較大，不適用于客艙中乘客對低精度水平傾斜角顯示的需求。除了組合陀螺儀，測量相對于水平位置傾斜角的方法和裝置有很多。傳統(tǒng)的氣泡式水平儀常用來檢驗機器安裝面或平板是否水平，可以測知傾斜方向和角度大小。但是這種裝置重量較大，使用復(fù)雜，不適宜客艙俯仰傾斜、滾轉(zhuǎn)傾斜的二維測量，且不易與現(xiàn)代數(shù)字化電子設(shè)備兼容。電子水平儀多用于工業(yè)用途，主要原理有電感式和電容式。通過重錘改變電感或電容的大小，從而測量表面的傾斜角度，采用指針或數(shù)字的方式讀出傾斜角大小。該方法易受飛機機艙內(nèi)復(fù)雜電磁場的干擾，需要電源加載，且其顯示方式對于普通旅客，較為抽象，可讀性差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種飛機傾斜角的測量顯示裝置及其測量顯示方法，主要應(yīng)用于民用客機客艙中的乘客對傾斜角感覺的參照。本發(fā)明提供一種飛機傾斜角的測量顯示裝置及其測量顯示方法，形象直觀地顯示出客艙相對于水平面傾斜角變化，使旅客自身的感受有了另外一種參考，改善了用戶體驗；較好地實現(xiàn)了與現(xiàn)有飛機上機載娛樂系統(tǒng)的兼容，共用系統(tǒng)總線和顯示部分。本發(fā)明提供一種飛機水平傾斜角測量顯示裝置，包括數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分和客戶終端顯示部分；數(shù)據(jù)采集部分由微重力感應(yīng)傳感器、數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路和處理芯片組成；數(shù)據(jù)傳輸部分由機載娛樂總線和總線接口組成；客戶終端顯示部分由顯示器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片組成；微重力感應(yīng)傳感器負責(zé)采集由于傾斜角引起的重力加速度分量信號，該重力加速度分量信號經(jīng)過信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路的放大和濾波后，由處理芯片計算獲得對應(yīng)的俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸部分的總線接口負責(zé)將接收處理芯片發(fā)出的俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)傳輸至機載娛樂總線，并將上述數(shù)據(jù)通過總線接口傳送給客戶終端顯示部分，客戶終端顯示部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片負責(zé)將俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角兩組數(shù)據(jù)處理為對應(yīng)于正交直角坐標系上的一點，并通過圖形化的客戶終端軟件在顯示器上顯示出來。應(yīng)用本發(fā)明提供的一種水平傾斜角測量顯示顯示裝置的測量顯示方法，其特征在于具體包括以下幾個步驟步驟一由固定在客艙內(nèi)的微重力感應(yīng)傳感器測量由于客艙傾斜角引起的重力加速度在俯仰和滾轉(zhuǎn)兩個正交方向上的分量信號；步驟二 微重力感應(yīng)傳感器采集的重力加速度分量信號經(jīng)數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路進行放大和濾波處理，處理芯片分別計算得到俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角的大小，并定義俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角的方向；步驟三俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)通過總線接口傳送至機載娛樂總線，等待客戶終端顯示部分調(diào)用；步驟四由客戶終端顯示部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片通過總線接口讀取俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)；步驟五建立正交直角坐標系，以步驟二中所得傾角數(shù)據(jù)對應(yīng)得到正交直角坐標系上一點，該點的位置與原點的距離反映出當(dāng)前俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角大小，該點在正交直角坐標系上所在的象限表示出當(dāng)前俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角的方向，如果該點位于原點，此時即為水平位置；然后通過圖形化的客戶終端軟件在顯示器上顯示出來。本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)本發(fā)明提供一種飛機傾斜角的測量顯示裝置及其測量顯示方法，形象直觀地顯示出客艙相對于水平面傾斜角變化，使旅客自身的感受有了另外一種參考，改善了用戶體驗；(2)本發(fā)明提供一種飛機傾斜角的測量顯示裝置及其測量顯示方法，較好地實現(xiàn)了與現(xiàn)有飛機上機載娛樂系統(tǒng)的兼容，共用系統(tǒng)總線和顯示部分；(3)本發(fā)明提供一種飛機傾斜角的測量顯示裝置及其測量顯示方法，可定制豐富的客戶終端軟件，達到不同的表達效果。(4)本發(fā)明提供一種飛機傾斜角的測量顯示裝置及其測量顯示方法，采用壓電式微重力感應(yīng)傳感器，體積小，重量輕，滿足于航空對機載設(shè)備的需求，且信號源為自發(fā)電式信號源。


圖1 本發(fā)明提供的一種飛機傾斜角的測量顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 本發(fā)明提供的一種飛機傾斜角的測量顯示裝置的測量顯示方法流程圖；圖3 本發(fā)明中正交直角坐標系的示意圖。圖中1-數(shù)據(jù)采集部分；2-數(shù)據(jù)傳輸部分；3-客戶終端顯示部分；4-微重力感應(yīng)傳感器； 5-數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路；6-處理芯片；7-機載娛樂總線；8-總線接口 ；9-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片；10-顯示器
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明提出的一種飛機水平傾斜角測量顯示裝置，如圖1所示，包括數(shù)據(jù)采集部分1、數(shù)據(jù)傳輸部分2和客戶終端顯示部分3。其中數(shù)據(jù)采集部分1由微重力感應(yīng)傳感器4、 數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路5和處理芯片6組成。數(shù)據(jù)傳輸部分由機載娛樂總線7和總線接口 8 組成?？蛻艚K端顯示部分由顯示器10和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片9組成。微重力感應(yīng)傳感器4選用二維的微重力感應(yīng)傳感器，它負責(zé)采集由于傾斜角引起的重力加速度分量信號，該重力加速度分量信號經(jīng)過信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路5的放大和濾波后，由處理芯片6計算獲得對應(yīng)的俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸部分2的總線接口 8 負責(zé)將接收處理芯片發(fā)出的俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)傳輸至機載娛樂總線7，并將上述數(shù)據(jù)通過總線接口 8傳送給客戶終端顯示部分1?？蛻艚K端顯示部分3的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片9負責(zé)將俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角兩組數(shù)據(jù)處理為對應(yīng)于正交直角坐標系上的一點，并通過圖形化的客戶終端軟件在顯示器10上將坐標系及該點隨時間動態(tài)顯示出來。所述的數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路5優(yōu)選為以AD7705為核心的信號調(diào)理與A/D轉(zhuǎn)換電路；所述的處理芯片6優(yōu)選為Freescale MC9S08SH4芯片。應(yīng)用本發(fā)明提供的一種水平傾斜角測量顯示顯示裝置的測量顯示方法，如圖2所示，具體包括以下幾個步驟步驟一由固定在客艙內(nèi)的微重力感應(yīng)傳感器4測量由于客艙傾斜角引起的重力加速度在飛機前后和左右(俯仰和滾轉(zhuǎn)方向)兩個正交方向上的分量信號；步驟二 微重力感應(yīng)傳感器4采集的重力加速度分量信號經(jīng)數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路 5進行放大和濾波處理，消除飛機振動產(chǎn)生的高頻信號，處理芯片6分別計算得到俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角的大小，并定義俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角的方向(如取飛機俯沖時的俯仰傾角為正，反之為負，取飛機向左滾轉(zhuǎn)時的滾轉(zhuǎn)傾角為正，向右滾轉(zhuǎn)時的滾轉(zhuǎn)傾角為負)；步驟三俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)通過總線接口 8傳送至機載娛樂總線，等待客戶終端顯示部分3調(diào)用；步驟四由客戶終端顯示部分3的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片9通過總線接口 8讀取俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)；步驟五建立正交直角坐標系，以俯仰傾角為0°和滾轉(zhuǎn)傾角為0°的作為坐標原點，如圖3所示，優(yōu)選以俯仰傾角俯沖時的正俯仰傾角為X軸正方向，以飛機向左滾轉(zhuǎn)時的正滾轉(zhuǎn)傾角為Y軸正方向，以步驟二中所得傾角數(shù)據(jù)對應(yīng)得到正交直角坐標系上一點，該點的位置與原點的距離即反映出當(dāng)前俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角大小，該點在正交直角坐標系上所在的象限(如圖3中點A、B和C)即可表示出當(dāng)前俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角的方向，如果該點位于原點，此時即為水平位置(俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角均為零)。然后通過圖形化的客戶終端軟件在顯示器10上將坐標系及該點隨時間動態(tài)顯示出來，供用戶參考。
權(quán)利要求
1.一種飛機水平傾斜角測量顯示裝置，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分和客戶終端顯示部分；數(shù)據(jù)采集部分由微重力感應(yīng)傳感器、數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路和處理芯片組成；數(shù)據(jù)傳輸部分由機載娛樂總線和總線接口組成；客戶終端顯示部分由顯示器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片組成；微重力感應(yīng)傳感器負責(zé)采集由于傾斜角引起的重力加速度分量信號，該重力加速度分量信號經(jīng)過信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路的放大和濾波后，由處理芯片計算獲得對應(yīng)的俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸部分的總線接口負責(zé)將接收處理芯片發(fā)出的俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)傳輸至機載娛樂總線，并將上述數(shù)據(jù)通過總線接口傳送給客戶終端顯示部分，客戶終端顯示部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片負責(zé)將俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角兩組數(shù)據(jù)處理為對應(yīng)于正交直角坐標系上的一點，并通過圖形化的客戶終端軟件在顯示器上顯示出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機水平傾斜角測量顯示裝置，其特征在于所述的微重力感應(yīng)傳感器選用二維的微重力感應(yīng)傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機水平傾斜角測量顯示裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路為以AD7705為核心的信號調(diào)理與A/D轉(zhuǎn)換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機水平傾斜角測量顯示裝置，其特征在于所述的處理芯片為 Freescale MC9S08SH4 芯片。
5.應(yīng)用本發(fā)明提供的一種水平傾斜角測量顯示顯示裝置的測量顯示方法，其特征在于具體包括以下幾個步驟步驟一由固定在客艙內(nèi)的微重力感應(yīng)傳感器測量由于客艙傾斜角引起的重力加速度在俯仰和滾轉(zhuǎn)兩個正交方向上的分量信號；步驟二 微重力感應(yīng)傳感器采集的重力加速度分量信號經(jīng)數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路進行放大和濾波處理，處理芯片分別計算得到俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角的大小，并定義俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角的方向；步驟三俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)通過總線接口傳送至機載娛樂總線，等待客戶終端顯示部分調(diào)用；步驟四由客戶終端顯示部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片通過總線接口讀取俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)；步驟五建立正交直角坐標系，以步驟二中所得傾角數(shù)據(jù)對應(yīng)得到正交直角坐標系上一點，該點的位置與原點的距離反映出當(dāng)前俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角大小，該點在正交直角坐標系上所在的象限表示出當(dāng)前俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角的方向，如果該點位于原點，此時即為水平位置；然后通過圖形化的客戶終端軟件在顯示器上顯示出來。
全文摘要
本發(fā)明提供一種飛機水平傾斜角測量顯示裝置，包括數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分和客戶終端顯示部分；數(shù)據(jù)采集部分由微重力感應(yīng)傳感器、數(shù)據(jù)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路和處理芯片組成；數(shù)據(jù)傳輸部分由機載娛樂總線和總線接口組成；客戶終端顯示部分由顯示器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片組成，微重力感應(yīng)傳感器采集重力加速度分量信號經(jīng)放大和濾波后，由處理芯片計算獲得俯仰傾角和滾轉(zhuǎn)傾角數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)在顯示終端部分顯示。本發(fā)明提供一種飛機傾斜角的測量顯示裝置及其測量顯示方法，形象直觀地顯示出客艙相對于水平面傾斜角變化，使旅客自身的感受有了另外一種參考，改善了用戶體驗；較好地實現(xiàn)了與現(xiàn)有飛機上機載娛樂系統(tǒng)的兼容，共用系統(tǒng)總線和顯示部分。
文檔編號G01C9/00GK102419168SQ201110258078
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者傅博, 劉沛清, 田云, 賈玉紅 申請人:北京航空航天大學(xué)