专利名称：一种飞机水平倾斜角的测量显示装置及其测量显示方法
技术领域：
本发明属于航空电子领域，尤其涉及民用客机机载娱乐系统领域，具体涉及一种飞机水平倾斜角的测量显示装置及其测量显示方法。
背景技术：
随着乘坐飞机出行人数及人均乘坐频次的快速增长，人们越来越多地开始关注飞机的乘坐舒适性，即乘坐品质问题。影响乘坐舒适性的因素有很多，温度、湿度、气压等物理量都可以通过相关的仪器和装置显示出来。然而有别于其他陆地交通工具，飞机具有更加复杂的运动姿态，对舒适性有着重大影响的相对于水平面的倾斜角的变化情况，对于乘客却只能依靠自身来感觉。虽然驾驶员拥有高精度的组合陀螺仪以及导航系统来感测飞行姿态，但这些系统极其复杂，长距离信号传输则重量增加较大，不适用于客舱中乘客对低精度水平倾斜角显示的需求。除了组合陀螺仪，测量相对于水平位置倾斜角的方法和装置有很多。传统的气泡式水平仪常用来检验机器安装面或平板是否水平，可以测知倾斜方向和角度大小。但是这种装置重量较大，使用复杂，不适宜客舱俯仰倾斜、滚转倾斜的二维测量，且不易与现代数字化电子设备兼容。电子水平仪多用于工业用途，主要原理有电感式和电容式。通过重锤改变电感或电容的大小，从而测量表面的倾斜角度，采用指针或数字的方式读出倾斜角大小。该方法易受飞机机舱内复杂电磁场的干扰，需要电源加载，且其显示方式对于普通旅客，较为抽象，可读性差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种飞机倾斜角的测量显示装置及其测量显示方法，主要应用于民用客机客舱中的乘客对倾斜角感觉的参照。本发明提供一种飞机倾斜角的测量显示装置及其测量显示方法，形象直观地显示出客舱相对于水平面倾斜角变化，使旅客自身的感受有了另外一种参考，改善了用户体验；较好地实现了与现有飞机上机载娱乐系统的兼容，共用系统总线和显示部分。本发明提供一种飞机水平倾斜角测量显示装置，包括数据采集部分、数据传输部分和客户终端显示部分；数据采集部分由微重力感应传感器、数据调理与转换电路和处理芯片组成；数据传输部分由机载娱乐总线和总线接口组成；客户终端显示部分由显示器和数据转换芯片组成；微重力感应传感器负责采集由于倾斜角引起的重力加速度分量信号，该重力加速度分量信号经过信号调理与转换电路的放大和滤波后，由处理芯片计算获得对应的俯仰倾角和滚转倾角数据；数据传输部分的总线接口负责将接收处理芯片发出的俯仰倾角和滚转倾角数据传输至机载娱乐总线，并将上述数据通过总线接口传送给客户终端显示部分，客户终端显示部分的数据转换芯片负责将俯仰倾角和滚转倾角两组数据处理为对应于正交直角坐标系上的一点，并通过图形化的客户终端软件在显示器上显示出来。应用本发明提供的一种水平倾斜角测量显示显示装置的测量显示方法，其特征在于具体包括以下几个步骤步骤一由固定在客舱内的微重力感应传感器测量由于客舱倾斜角引起的重力加速度在俯仰和滚转两个正交方向上的分量信号；步骤二 微重力感应传感器采集的重力加速度分量信号经数据调理与转换电路进行放大和滤波处理，处理芯片分别计算得到俯仰倾角和滚转倾角的大小，并定义俯仰倾角和滚转倾角的方向；步骤三俯仰倾角和滚转倾角数据通过总线接口传送至机载娱乐总线，等待客户终端显示部分调用；步骤四由客户终端显示部分的数据转换芯片通过总线接口读取俯仰倾角和滚转倾角数据；步骤五建立正交直角坐标系，以步骤二中所得倾角数据对应得到正交直角坐标系上一点，该点的位置与原点的距离反映出当前俯仰倾角和滚转倾角大小，该点在正交直角坐标系上所在的象限表示出当前俯仰倾角和滚转倾角的方向，如果该点位于原点，此时即为水平位置；然后通过图形化的客户终端软件在显示器上显示出来。本发明的优点在于(1)本发明提供一种飞机倾斜角的测量显示装置及其测量显示方法，形象直观地显示出客舱相对于水平面倾斜角变化，使旅客自身的感受有了另外一种参考，改善了用户体验；(2)本发明提供一种飞机倾斜角的测量显示装置及其测量显示方法，较好地实现了与现有飞机上机载娱乐系统的兼容，共用系统总线和显示部分；(3)本发明提供一种飞机倾斜角的测量显示装置及其测量显示方法，可定制丰富的客户终端软件，达到不同的表达效果。(4)本发明提供一种飞机倾斜角的测量显示装置及其测量显示方法，采用压电式微重力感应传感器，体积小，重量轻，满足于航空对机载设备的需求，且信号源为自发电式信号源。
图1 本发明提供的一种飞机倾斜角的测量显示装置的结构示意图；图2 本发明提供的一种飞机倾斜角的测量显示装置的测量显示方法流程图；图3 本发明中正交直角坐标系的示意图。图中1-数据采集部分；2-数据传输部分；3-客户终端显示部分；4-微重力感应传感器； 5-数据调理与转换电路；6-处理芯片；7-机载娱乐总线；8-总线接口 ；9-数据转换芯片；10-显示器
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。本发明提出的一种飞机水平倾斜角测量显示装置，如图1所示，包括数据采集部分1、数据传输部分2和客户终端显示部分3。其中数据采集部分1由微重力感应传感器4、 数据调理与转换电路5和处理芯片6组成。数据传输部分由机载娱乐总线7和总线接口 8 组成。客户终端显示部分由显示器10和数据转换芯片9组成。微重力感应传感器4选用二维的微重力感应传感器，它负责采集由于倾斜角引起的重力加速度分量信号，该重力加速度分量信号经过信号调理与转换电路5的放大和滤波后，由处理芯片6计算获得对应的俯仰倾角和滚转倾角数据。数据传输部分2的总线接口 8 负责将接收处理芯片发出的俯仰倾角和滚转倾角数据传输至机载娱乐总线7，并将上述数据通过总线接口 8传送给客户终端显示部分1。客户终端显示部分3的数据转换芯片9负责将俯仰倾角和滚转倾角两组数据处理为对应于正交直角坐标系上的一点，并通过图形化的客户终端软件在显示器10上将坐标系及该点随时间动态显示出来。所述的数据调理与转换电路5优选为以AD7705为核心的信号调理与A/D转换电路；所述的处理芯片6优选为Freescale MC9S08SH4芯片。应用本发明提供的一种水平倾斜角测量显示显示装置的测量显示方法，如图2所示，具体包括以下几个步骤步骤一由固定在客舱内的微重力感应传感器4测量由于客舱倾斜角引起的重力加速度在飞机前后和左右(俯仰和滚转方向)两个正交方向上的分量信号；步骤二 微重力感应传感器4采集的重力加速度分量信号经数据调理与转换电路 5进行放大和滤波处理，消除飞机振动产生的高频信号，处理芯片6分别计算得到俯仰倾角和滚转倾角的大小，并定义俯仰倾角和滚转倾角的方向(如取飞机俯冲时的俯仰倾角为正，反之为负，取飞机向左滚转时的滚转倾角为正，向右滚转时的滚转倾角为负)；步骤三俯仰倾角和滚转倾角数据通过总线接口 8传送至机载娱乐总线，等待客户终端显示部分3调用；步骤四由客户终端显示部分3的数据转换芯片9通过总线接口 8读取俯仰倾角和滚转倾角数据；步骤五建立正交直角坐标系，以俯仰倾角为0°和滚转倾角为0°的作为坐标原点，如图3所示，优选以俯仰倾角俯冲时的正俯仰倾角为X轴正方向，以飞机向左滚转时的正滚转倾角为Y轴正方向，以步骤二中所得倾角数据对应得到正交直角坐标系上一点，该点的位置与原点的距离即反映出当前俯仰倾角和滚转倾角大小，该点在正交直角坐标系上所在的象限(如图3中点A、B和C)即可表示出当前俯仰倾角和滚转倾角的方向，如果该点位于原点，此时即为水平位置(俯仰倾角和滚转倾角均为零)。然后通过图形化的客户终端软件在显示器10上将坐标系及该点随时间动态显示出来，供用户参考。
权利要求
1.一种飞机水平倾斜角测量显示装置，其特征在于包括数据采集部分、数据传输部分和客户终端显示部分；数据采集部分由微重力感应传感器、数据调理与转换电路和处理芯片组成；数据传输部分由机载娱乐总线和总线接口组成；客户终端显示部分由显示器和数据转换芯片组成；微重力感应传感器负责采集由于倾斜角引起的重力加速度分量信号，该重力加速度分量信号经过信号调理与转换电路的放大和滤波后，由处理芯片计算获得对应的俯仰倾角和滚转倾角数据；数据传输部分的总线接口负责将接收处理芯片发出的俯仰倾角和滚转倾角数据传输至机载娱乐总线，并将上述数据通过总线接口传送给客户终端显示部分，客户终端显示部分的数据转换芯片负责将俯仰倾角和滚转倾角两组数据处理为对应于正交直角坐标系上的一点，并通过图形化的客户终端软件在显示器上显示出来。
2.根据权利要求1所述的一种飞机水平倾斜角测量显示装置，其特征在于所述的微重力感应传感器选用二维的微重力感应传感器。
3.根据权利要求1所述的一种飞机水平倾斜角测量显示装置，其特征在于所述的数据调理与转换电路为以AD7705为核心的信号调理与A/D转换电路。
4.根据权利要求1所述的一种飞机水平倾斜角测量显示装置，其特征在于所述的处理芯片为 Freescale MC9S08SH4 芯片。
5.应用本发明提供的一种水平倾斜角测量显示显示装置的测量显示方法，其特征在于具体包括以下几个步骤步骤一由固定在客舱内的微重力感应传感器测量由于客舱倾斜角引起的重力加速度在俯仰和滚转两个正交方向上的分量信号；步骤二 微重力感应传感器采集的重力加速度分量信号经数据调理与转换电路进行放大和滤波处理，处理芯片分别计算得到俯仰倾角和滚转倾角的大小，并定义俯仰倾角和滚转倾角的方向；步骤三俯仰倾角和滚转倾角数据通过总线接口传送至机载娱乐总线，等待客户终端显示部分调用；步骤四由客户终端显示部分的数据转换芯片通过总线接口读取俯仰倾角和滚转倾角数据；步骤五建立正交直角坐标系，以步骤二中所得倾角数据对应得到正交直角坐标系上一点，该点的位置与原点的距离反映出当前俯仰倾角和滚转倾角大小，该点在正交直角坐标系上所在的象限表示出当前俯仰倾角和滚转倾角的方向，如果该点位于原点，此时即为水平位置；然后通过图形化的客户终端软件在显示器上显示出来。
全文摘要
本发明提供一种飞机水平倾斜角测量显示装置，包括数据采集部分、数据传输部分和客户终端显示部分；数据采集部分由微重力感应传感器、数据调理与转换电路和处理芯片组成；数据传输部分由机载娱乐总线和总线接口组成；客户终端显示部分由显示器和数据转换芯片组成，微重力感应传感器采集重力加速度分量信号经放大和滤波后，由处理芯片计算获得俯仰倾角和滚转倾角数据，并将该数据在显示终端部分显示。本发明提供一种飞机倾斜角的测量显示装置及其测量显示方法，形象直观地显示出客舱相对于水平面倾斜角变化，使旅客自身的感受有了另外一种参考，改善了用户体验；较好地实现了与现有飞机上机载娱乐系统的兼容，共用系统总线和显示部分。
文档编号G01C9/00GK102419168SQ201110258078
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者傅博, 刘沛清, 田云, 贾玉红 申请人:北京航空航天大学