光电吊舱及包含其的固定翼飞行器的制作方法

本发明涉及一种光电吊舱及包含其的固定翼飞行器。

背景技术：

光电吊舱是一种内部挂载了可见光摄像机、红外摄像机等光电设备的稳定器，具备增稳功能的光电吊舱可以在载体运动过程中仍然提供稳定的视频画面输出，所以经常安装于固定翼飞行器中，用于航拍、瞄准、监视或者追踪等工作。常见的光电吊舱分为两轴正交光电吊舱和三轴正交光电吊舱。

两轴正交光电吊舱有航向轴和俯仰轴，没有横滚轴，其优点是具备一定增稳性能，器体积较小，底视图是一个圆，机身腹部开口一个较小圆洞就能够安装进去。缺点是缺少横滚轴的增稳，所以固定翼飞行器飞行过程中会导致机身横滚运动或者振动传导到镜头上，造成录制的视频一定的抖动模糊，稳定性差。

三轴正交光电吊舱的具体结构如图1和图2所示，三轴正交光电吊舱有依次连接的航向轴2’、横滚轴3’、俯仰轴4’和摄像机5’，航向轴的轴线z’、横滚轴的轴线x’和俯仰轴的轴线y’相互垂直并呈三轴正交。其优点就是基本三轴增稳性能，能够把固定翼飞行器各个方向上的旋转运动消除，保持镜头稳定，进而使录制的画面稳定。缺点是横滚轴3’位于机身1’腹部的开口11’处，横滚轴3’无法隐藏至机身1’内部，横滚轴3’占用体积较大，使得机身1’需要留出很大的开口11’来安装横滚轴3’和俯仰轴4’，造成固定翼飞行器在飞行过程中形成很大的风阻。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有固定翼飞行器的横滚轴3’无法隐藏至机身1’内部，造成很大的风阻等缺陷，提供一种光电吊舱及包含其的固定翼飞行器。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种光电吊舱，其包括机身和依次连接的航向轴组件、横滚轴组件、俯仰轴组件和载体，其特点在于，所述航向轴组件和所述横滚轴组件位于所述机身内，所述航向轴组件的轴线、所述横滚轴组件的轴线与所述俯仰轴组件的轴线之间不正交。

在本方案中，采用上述结构形式，通过将横滚轴组件设置于机身内，使得机身下方的开口面积更小，减小进入机身内的风量，大幅降低了光电吊舱的风阻，增强光电吊舱的稳定性。同时，整体结构更加紧凑，实现光电吊舱空间利用率更高。

较佳地，所述航向轴组件的轴线与所述横滚轴组件的轴线之间的角度为锐角。

在本方案中，采用上述结构形式，缩小光电吊舱的尺寸，实现光电吊舱空间利用率更高。

较佳地，所述航向轴组件的轴线垂直于水平面，所述俯仰轴组件的轴线位于水平面。

在本方案中，采用上述结构形式，通过对航向轴组件、俯仰轴组件的排布，增强了载体的稳定性。

较佳地，述航向轴组件包括航向轴支架和航向轴电机，所述航向轴电机的定子与所述航向轴支架连接，所述航向轴电机的转子与所述横滚轴组件连接。

在本方案中，采用上述结构形式，航向轴组件结构简单，组装方便。

较佳地，所述横滚轴组件包括横滚轴支架和横滚轴电机，所述横滚轴支架连接于所述航向轴组件，所述横滚轴电机的定子与所述横滚轴支架连接，所述横滚轴电机的转子与所述俯仰轴组件连接。

在本方案中，采用上述结构形式，横滚轴组件结构简单，组装方便。

较佳地，所述横滚轴支架沿其长度方向上的两端分别具有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述航向轴组件连接，所述第二连接板与所述横滚轴电机连接，所述第一连接板与所述第二连接板之间不垂直。

在本方案中，采用上述结构形式，通过第一连接板和第二连接板来调节并定位航向轴组件的轴线z和横滚轴组件的轴线x，保证横滚轴组件位于机身内的同时满足神经网络控制算法的补偿。

较佳地，所述俯仰轴组件包括俯仰轴支架和俯仰轴电机，所述俯仰轴支架连接于所述横滚轴组件，所述俯仰轴电机的定子与所述俯仰轴支架连接，所述俯仰轴电机的转子与所述载体连接。

在本方案中，采用上述结构形式，俯仰轴组件结构简单，组装方便。

较佳地，所述俯仰轴支架的形状呈倒u形，所述俯仰轴支架的顶部连接于所述横滚轴组件，所述俯仰轴支架的底部的一端连接于所述俯仰轴电机，所述俯仰轴支架的底部的另一端具有定位轴，所述俯仰轴电机的轴线与所述定位轴的轴线重合，所述载体插入所述俯仰轴支架内，且所述载体的两端分别转动连接于所述定位轴和所述俯仰轴电机。

在本方案中，采用上述结构形式，提高了载体在俯仰轴组件的轴线y的旋转精度，有利于对对载体的控制操作的稳定性。

较佳地，所述载体为摄像单元。

一种固定翼飞行器，其特点在于，其包括如上所述的光电吊舱。

在本方案中，采用上述结构形式，通过将横滚轴组件设置于机身内，使得机身下方开设的开口面积更小，减小进入机身内的风量，大幅降低了固定翼飞行器的风阻，增强固定翼飞行器的稳定性。同时，整体结构更加紧凑，实现固定翼飞行器空间利用率更高，有利于小型化。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的光电吊舱及包含其的固定翼飞行器，由于横滚轴组件设置于机身内，使得机身下方的开口面积更小，减小进入机身内的风量，大幅降低了光电吊舱的风阻，增强固定翼飞行器的稳定性。

附图说明

图1为现有技术中三轴正交光电吊舱的立体结构示意图。

图2为现有技术中三轴正交光电吊舱的仰视结构示意图。

图3为本发明实施例的光电吊舱的立体结构示意图。

图4为本发明实施例的光电吊舱的仰视结构示意图。

现有技术的附图标记说明：

机身1’

开口11’

航向轴2’

横滚轴3’

俯仰轴4’

摄像机5’

横滚轴的轴线x’

俯仰轴的轴线y’

航向轴的轴线z’

本实施例的附图标记说明：

机身1

开口11

航向轴组件2

航向轴支架21

航向轴电机22

横滚轴组件3

横滚轴支架31

第一连接板311

第二连接板312

横滚轴电机32

俯仰轴组件4

俯仰轴支架41

俯仰轴电机42

载体5

轴线x

轴线y

轴线z

具体实施方式

下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

如图3和图4所示，本发明实施例的光电吊舱包括机身1和依次连接的航向轴组件2、横滚轴组件3、俯仰轴组件4和载体5，航向轴组件2和横滚轴组件3位于机身1内，航向轴组件2的轴线z、横滚轴组件3的轴线x与俯仰轴组件4的轴线y之间不正交。

本实施例的光电吊舱相对于两轴正交光电吊舱，由于横滚轴组件3的增稳，当光电吊舱侧倾时，无图像的旋转，图像更稳定。本实施例的光电吊舱相对于三轴正交光电吊舱，机身1的下方开设有开口11，通过航向轴组件2的轴线z、横滚轴组件3的轴线x与俯仰轴组件4的轴线y之间不正交，使得连接于俯仰轴组件4的载体5在位于开口11处时，横滚轴组件3可以设置于机身1内，从而实现机身1下方的开口11面积更小，减小进入机身1内的风量，大幅降低了光电吊舱的风阻，增强光电吊舱的稳定性。同时，航向轴组件2、横滚轴组件3和俯仰轴组件4整体结构更加紧凑，实现光电吊舱空间利用率更高。

航向轴组件2的轴线z垂直于水平面，俯仰轴组件4的轴线y位于水平面。其中，较佳地，俯仰轴组件4的轴线y与载体5的轴线同轴，这样通过对航向轴组件2、俯仰轴组件4的排布，增强了载体5的稳定性。当载体5为摄像单元时，极大提高了摄像的稳定性。当然载体5也可以设置为其他相关的元器件。

航向轴组件2的轴线z与横滚轴组件3的轴线x之间的角度为锐角。本实施例的光电吊舱相对于现有技术中的三轴正交光电吊舱，横滚轴组件3向上抬起并将横滚轴组件3位于机身1内，使得航向轴组件2的轴线z与横滚轴组件3的轴线x之间非正交，从而能够减小机身1腹部开设的开口11，减小进入机身1内的风量，大幅降低了光电吊舱的风阻。由于横滚轴组件3相对于水平面呈倾斜状态，物理上虽然损失了一部分横滚轴组件3的增稳性能，但是本实施例的光电吊舱可以通过神经网络控制算法(即：rbf神经网络)进行补偿，可以获得接近三轴正交光电吊舱的增稳性能。既能保证优异的全方位增稳性能，又能够将横滚轴组件3藏至机身1内，大幅降低了光电吊舱的风阻。同时，并能够缩小光电吊舱的尺寸，实现光电吊舱空间利用率更高。

航向轴组件2包括航向轴支架21和航向轴电机22，航向轴电机22的定子与航向轴支架21连接，航向轴电机22的转子与横滚轴组件3连接。航向轴支架21和航向轴电机22均位于机身1内，航向轴电机22的转子连接于横滚轴组件3，并用于使得横滚轴组件3相对航向轴组件2做旋转运动，通过航向轴电机22可以实现横滚轴组件3绕着航向轴电机22的轴线z的转动，航向轴电机22的轴线z即为航向轴组件2的轴线z。航向轴组件2结构简单，组装方便。

横滚轴组件3包括横滚轴支架31和横滚轴电机32，横滚轴支架31连接于航向轴组件2，横滚轴电机32的定子与横滚轴支架31连接，横滚轴电机32的转子与俯仰轴组件4连接。横滚轴支架31和横滚轴电机32均位于机身1内，横滚轴支架31的一端连接于航向轴电机22的转子，横滚轴支架31的另一端连接于横滚轴电机32的定子，横滚轴电机32的转子连接于俯仰轴组件4，并用于使得俯仰轴组件4相对横滚轴组件3做旋转运动，通过横滚轴电机32可以实现俯仰轴组件4绕着横滚轴电机32的轴线x的转动，横滚轴电机32的轴线x即为横滚轴组件3的轴线x。横滚轴组件3结构简单，组装方便。

横滚轴支架31沿其长度方向上的两端可以分别具有第一连接板311和第二连接板312，第一连接板311与航向轴组件2连接，第二连接板312与横滚轴电机32连接，第一连接板311与第二连接板312之间不垂直。航向轴电机22的转子连接于第一连接板311，横滚轴电机32的定子连接于第二连接板312，通过横滚轴支架31上的第一连接板311和第二连接板312来调节并定位航向轴组件2的轴线z和横滚轴组件3的轴线x，保证横滚轴组件3位于机身1内的同时满足神经网络控制算法的补偿。

俯仰轴组件4包括俯仰轴支架41和俯仰轴电机42，俯仰轴支架41连接于横滚轴组件3，俯仰轴电机42的定子与俯仰轴支架41连接，俯仰轴电机42的转子与载体5连接。俯仰轴支架41的一端连接于横滚轴电机32的转子，俯仰轴支架41的另一端连接于俯仰轴电机42的定子，俯仰轴电机42的转子连接于载体5，并用于使得载体5相对俯仰轴组件4做旋转运动，通过俯仰轴电机42可以实现载体5绕着俯仰轴电机42的轴线y的转动，俯仰轴电机42的轴线y即为俯仰轴组件4的轴线y。俯仰轴组件4结构简单，组装方便。

俯仰轴支架41的形状呈倒u形，俯仰轴支架41的顶部连接于横滚轴组件3，俯仰轴支架41的底部的一端连接于俯仰轴电机42，俯仰轴支架41的底部的另一端具有定位轴，俯仰轴电机42的轴线y与定位轴的轴线重合，载体5插入俯仰轴支架41内，且载体5的两端分别转动连接于定位轴和俯仰轴电机42。通过定位轴和俯仰轴电机42设置在载体5的两端，提高了载体5在俯仰轴组件4的轴线y的旋转精度，有利于对对载体5的控制操作的稳定性。

本发明实施例还公开了一种固定翼飞行器，该固定翼飞行器包括如上所述的光电吊舱。通过将横滚轴组件3设置于机身1内，使得机身1下方开设的开口11面积更小，减小进入机身1内的风量，大幅降低了固定翼飞行器的风阻，增强固定翼飞行器的稳定性。同时，整体结构更加紧凑，实现固定翼飞行器空间利用率更高，有利于小型化。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。