基于三点重合算法的飞机活动面转角测量研究

段曙凯,李徐辉,吴 熙,潘智昊

(上海飞机制造有限公司，上海 201324)

0 引言

飞机在空中飞行的姿态是通过飞机活动面转动来控制的，为了验证活动面的转动是否符合要求，需要对活动面的转动角度测量。飞机活动面的转动角度主要有这些方式：线位移测量方式[1]、角度尺测量方式[2]、MEMS陀螺仪测量方式[3]、拍摄测量方式和激光跟踪仪测量等方式。其中线位移测量方式需要确定测量点或传感器安装点的位置，该位置的测量误差会导致角度的误差。角度尺测量方式是在活动面上安装角度尺进行测量，这需要注意角度尺的转轴要与活动面的转轴平齐，这种方式由角度尺安装导致的误差较严重。MEMS陀螺仪测量方式是对转动加速度进行二次积分得到角度，借助重力进一步修正[4]，相当于倾角传感器来测量[5]。但对于方向舵这种转轴比较垂直的活动面[6]，修正效果不佳，使得测量精度不佳。

拍摄测量方式[7]和激光跟踪仪测量[8]方式都是在活动面上取样点，对样点的空间坐标进行处理得到转动角度。由于这两种测量方式在测量空间位置的精度都很高，其得到的角度精度也很高。本文主要探讨从样点数据中计算得到活动面的转动角度的方法，并提出一种计算角度精度较高的算法。

1 二面夹角问题

二面夹角问题是指活动面的转动角度，不一定是活动面上某个平面转动前后法线的夹角，其根本原因是刚体转动角度不能由该刚体内某平面的转动角度来表征。……