本发明涉及一种利用gps(globalpositioningsystem)接收机确定4桨叶的直升机螺旋桨各桨叶相对于机身姿态的方法，属于导航定姿技术领域。
背景技术
目前在测定直升机螺旋桨相对于机身的姿态方面尚没有行之有效的方法。
技术实现要素：
(一)发明目的
精确测定直升机螺旋桨各桨叶相对于直升机机身的姿态，包括桨盘法线方向相对于直升机机身的方向和每一片桨叶实时的旋转相位，给直升机控制系统提供螺旋桨实时姿态信息以提高控制系统的控制效率，并对直升机运行状态进行实时监测。
(二)技术方案
本发明涉及一种利用gps接收机精确测定4桨叶直升机螺旋桨相对于机身姿态的方法，该方法利用4个天线、4个接收机、4个振动发电机、4个无线数据发射器和1个4通道无线数据接收设备来实现螺旋桨相对于机身姿态的测定。参照附图3，它们的关系为：每个螺旋桨的远离旋转中心的一端上侧集中安装1个天线、1个接收机、1个振动发电机和1个无线数据发射器，参照附图1，无线数据接收设备安装在机身上。振动发电机依靠螺旋桨振动发电，供电给接收机和无线数据发射器工作，接收机从天线接收数据，用无线数据发射器传递给无线数据接收设备，最后由机身上自带的计算机计算得到螺旋桨相对于机身的姿态。
本发明所述的确定直升机螺旋桨相对于机身姿态的方法实施步骤如下：
步骤一：基线测量
参考附图2，图中a、b、c和d是四个螺旋桨末端安装的天线位置，α是机身纵对称面，l是机身纵对称面与桨盘交线，单位向量a是机身纵对称面法线向量，β是桨叶相位角。用公知的解基线方法和接收机的数据可以算得在当地水平坐标系下向量
步骤二：机身姿态的获得
由机身的姿态控制系统可以得到机身纵对称面的法向量a在当地水平坐标系下的表示：ra。
步骤三：桨盘法线方向计算
桨盘的法线方向可表示为：
步骤四：桨叶的相位角计算
交线l所对应的方向向量为：
b＝ra×n(2)
天线a所对应的桨叶的相位角可以表示为：
天线b、c和d对应的桨叶的相位角为：
通过上述流程提出了一种利用gps接收机测量直升机螺旋桨相对于机身姿态的方法。该方法通过在螺旋桨上安装gps接收机的方法，实现了对直升机螺旋桨相对于机身姿态的测量，并且该方法弥补了当前直升机螺旋桨姿态测量方法的空白，所需器材简单廉价，实现方式简单方便，便于推广和运用。
(三)优点
①本发明提出的方法测量得到的直升机螺旋桨相对于机身的姿态可提供给机身姿态控制系统，提高机身姿态的控制效率。
②本发明提出的方法可用于实时监测直升机螺旋桨的运转状态，预防故障。
③本发明中提出的测量直升机螺旋桨相对于机身姿态的方法所需设备，成本低廉，条件要求简单方便，便于推广应用。
附图说明
图1是本发明设备工作示意图。
图2是本发明几何简化计算示意图。
图3是本发明设备安装示意图。
图中1.gps接收机，2.gps天线，3.无线数据发射器，4.振动发电机，5.螺旋桨桨叶。
具体实施方式
下面将结合技术方案对本发明的具体实施过程做进一步的详细说明。
本发明涉及一种利用gps接收机精确测定4桨叶直升机螺旋桨相对于机身姿态的方法，利用4个天线、4个接收机、4个振动发电机、4个无线数据发射器和1个4通道无线数据接收设备来实现螺旋桨线对于机身姿态的测定。参照附图3，它们的关系为：每个螺旋桨的远离旋转中心的一端上侧集中安装1个天线、1个接收机、1个振动发电机和1个无线数据发射器。参照附图1，无线数据接收设备安装在机身上，振动发电机依靠螺旋桨振动发电，供电给接收机和无线数据发射器工作，接收机从天线接收数据，用无线数据发射器传递给无线数据接收设备，最后由机身上自带的计算机计算。
本发明所述的确定直升机螺旋桨相对于机身姿态的方法具体实施步骤如下：
步骤一：基线测量
参考附图2，图中a、b、c和d是四个螺旋桨末端安装的天线位置，α是机身纵对称面，l是机身纵对称面与桨盘交线，单位向量a是机身纵对称面法线向量，β是桨叶相位角。用公知的解基线方法和接收机的数据可以算得在当地水平坐标系下向量
步骤二：机身姿态的获得
由机身的姿态控制系统可以得到机身纵对称面的法向量a在当地水平坐标系下的表示：ra。
步骤三：桨盘法线方向计算
桨盘的法线方向可表示为：
步骤四：桨叶的相位角计算
交线l所对应的方向向量为：
b＝ra×n(8)
天线a所对应的桨叶的相位角可以表示为：
天线b、c和d对应的桨叶的相位角为：
通过上述流程提出了一种利用gps接收机测量直升机螺旋桨相对于机身姿态的方法。该方法通过在螺旋桨上安装gps接收机的方法，实现了对直升机螺旋桨相对于机身姿态的测量，并且该方法弥补了当前直升机螺旋桨姿态测量方法的空白，所需器材简单廉价，实现方式简单方便，便于推广和运用。