具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前的航空电磁测量系统，由于飞机的实际飞行环境中风速和风向随时变化，在飞机依然按照设计时速飞行时，会导致航空电磁测量系统中的吊舱姿态处于非水平状态，这将导致吊舱测量得到的垂直磁场分量中包含了水平分量噪声，使垂直磁场分量的测量结果不准确，进而导致获得错误的倾子矢量。也就是说，风阻对吊舱姿态的影响很大，因此需要实时改变飞机的飞行速度和姿态以保持吊舱水平飞行。吊舱飞行姿态直接决定了电磁数据的质量，因此保持吊舱水平飞行对于剔除水平磁场分量对垂直磁场分量的干扰降低动态噪声具有实际意义。在实际飞行中受多种因素影响需要对吊舱飞行姿态进行校正研究，以获得高质量的垂直磁场分量的测量数据。通常的做法是采取事后数据处理时对倾子进行姿态校正，但也不能完全校正。并且如果吊舱倾斜角度太大，无法进行事后处理校正。

为此，本发明实施例中提供了一种吊舱飞行姿态解算监控反馈算法，将需要调整的姿态实时的传递给飞行员，计算出调整飞机姿态的最优操作顺序，以保障吊舱平稳飞行。

图1为本发明实施例中提供的一种应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S1，获取所述航空电磁测量系统内的吊舱至当前时刻的第一预设时间段内的第一类三维姿态数据以及至当前时刻的第二预设时间段内的第二类三维姿态数据；所述第一预设时间段的时长小于所述第二预设时间段的时长；

S2，基于所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据，确定所述吊舱的姿态偏离度指标以及姿态平稳度指标；

S3，基于所述姿态偏离度指标以及所述姿态平稳度指标，确定所述吊舱的姿态调整策略，并将所述姿态调整策略向飞行员显示，以使所述飞行员基于所述姿态调整策略，对所述吊舱进行姿态调整。

具体地，本发明实施例中提供的应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法，其执行主体可以为服务器，可以为本地服务器，也可以为云端服务器。本地服务器可以配置于航空电磁测量系统内，并可以与飞机驾驶室内的显示屏幕电连接。

首先执行步骤S1，获取航空电磁测量系统内的吊舱至当前时刻的第一预设时间段内的第一类三维姿态数据以及至当前时刻的第二预设时间段内的第二类三维姿态数据；所述第一预设时间段的时长小于所述第二预设时间段的时长。吊舱至当前时刻的第一预设时间段内的第一类三维姿态数据是指吊舱在当前时刻前最近的第一预设时间段内的第一类三维姿态数据，吊舱至当前时刻的第二预设时间段内的第二类三维姿态数据是指吊舱在当前时刻前最近的第二预设时间段内的第二类三维姿态数据。第一预设时间段的时长以及第二预设时间段的时长可以根据需要进行设置，但是需要保证的是，第一预设时间段的时长小于第二预设时间段的时长，即第一类三维姿态数据的数量少于第二类三维姿态数据的数量。其中，“第一”、“第二”仅起到区分作用，并无其他限定作用。本发明实施例中，第一类三维姿态数据以及第二类三维姿态数据均可以采用欧拉角、四元数等形式表示。

其次执行步骤S2，根据第一类三维姿态数据确定吊舱的姿态偏离度指标，根据第一类三维姿态数据以及第二类三维姿态数据，确定吊舱的姿态平稳度指标。其中，吊舱的姿态偏离度指标用于表征吊舱在当前时刻的倾斜程度，可以通过第一预设时间段内姿态数据的有效值或平均值表示。姿态偏离度指标的取值越大，表示吊舱在当前时刻越倾斜。吊舱的姿态平稳度指标用于表征吊舱在当前时刻的平稳程度，可以通过第二预设时间段内姿态数据的有效值或平均值与吊舱在第一预设时间段内姿态数据的有效值或平均值之间的差异表示，即可以通过吊舱在第二预设时间段内的姿态数据波动幅度表示。姿态平稳度指标的取值越大，表示吊舱在当前时刻越平稳。

最后执行步骤S3，根据步骤S2中确定的姿态偏离度指标以及姿态平稳度指标，确定吊舱的姿态调整策略，并将姿态调整策略向飞行员显示。可以将姿态调整策略发送至飞机驾驶室内的显示屏幕，由显示屏幕向飞行员显示姿态调整策略。由于吊舱自重300-500公斤，直径8-12米，通过软绳与飞机相连。无法直接控制吊舱姿态，只能通过调整飞机姿态来修正吊舱的姿态变化。又由于飞机的姿态调整方向与吊舱的姿态调整方向一致，因此飞行员在接收到姿态调整策略之后，可以确定飞机的姿态调整策略，并根据飞机的姿态调整策略调整飞机的姿态，由飞机带动吊舱进行姿态调整。其中，姿态调整策略可以包括调整角度、不同姿态角的调整顺序以及调整方向等参数的取值，本发明实施例中对此不作具体限定。

本发明实施例中提供的应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法，结合历史的第一类三维姿态数据以及第二类三维姿态数据，可以确定出用于描述吊舱的姿态信息的姿态偏离度指标以及姿态平稳度指标，基于姿态偏离度指标以及姿态平稳度指标，可以准确确定出吊舱的姿态调整策略。将姿态调整策略发送至飞行员，进而使飞行员可以确定出飞机的姿态调整策略，并对飞机的姿态进行调整，带动吊舱进行姿态调整，可以保证吊舱的姿态保持平稳，使吊舱测量得到的垂直磁场分量更准确，可以获得准确的倾子矢量。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法，所述获取所述航空电磁测量系统内的吊舱至当前时刻的第一预设时间段内的第一类三维姿态数据以及至当前时刻的第二预设时间段内的第二类三维姿态数据，具体包括：

基于设置于所述吊舱上的至少一个姿态传感器，获取所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据。

具体地，图2为本发明实施例中采用的航空电磁测量系统的空中部分的结构示意图，如图2所示，空中部分包括飞机21和吊舱22，在吊舱22上可以有至少一个姿态传感器23，至少一个姿态传感器23可以均匀设置在吊舱22上，姿态传感器23的数量可以根据需要进行设置，本发明实施例中对此不作具体限定。作为优选方案，可以在吊舱22上均匀设置4个姿态传感器23，以提高测量精度。姿态传感器可以是基于微电机系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技术的高性能三维运动姿态测量系统，可以包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据。利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。本发明实施例中采用的姿态传感器可以是惯导姿态传感器，也可以是其他类型的姿态传感器。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法，所述姿态传感器的采样率为2Hz至10Hz。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法，所述第二预设时间段的时长为所述第一预设时间段的时长的二倍。

具体地，考虑到飞行员的反应时间以及操作时间，可以将第一预设时间段的时长设置为5s，将第二预设时间段的时长设置为10s，进而当姿态传感器的采样率为2Hz时，第一类三维姿态数据的数量可以是10个，第二类三维姿态数据的数量可以是20个，以剔除个别飞点的影响。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法，所述基于设置于所述吊舱上的至少一个姿态传感器，获取所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据，具体包括：

分别获取每个所述姿态传感器在所述第一预设时间段内每个采集时刻采集的第一类四元数数据以及在所述第二预设时间段内每个采集时刻采集的第二类四元数数据，并计算所有所述姿态传感器在每个采集时刻对应的第一类四元数数据均值以及第二类四元数数据均值；

分别将所述第一类四元数数据均值以及所述第二类四元数数据均值转换为欧拉角，得到所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据。

具体地，以姿态传感器的数量为4个，分别为A、B、C、D，进行举例，则每个姿态传感器在每个采集时刻采集的四元数数据均可以用Q_n1、Q_n2、Q_n3、Q_n4(n＝A、B、C、D)表示。四元数数据均值可以表示为：

(w、x、y、z)可以表示吊舱在任一采集时刻的姿态数据。

在笛卡尔坐标系中，定义ψ、θ、分别为绕Z轴、Y轴、X轴的旋转角度，本发明实施例中可以用Tait-Bryan angle表示，即ψ、θ、分别为Yaw(偏航角)、Pitch(俯仰角)、Roll(横滚角)，偏航角、俯仰角以及横滚角均为欧拉角的一个角分量，为对应方向上的姿态角。

四元数转为三维空间的欧拉角的公式为：

在上述实施例的基础上，所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据均采用欧拉角表示；相应的，

所述基于所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据，确定所述吊舱的姿态偏离度指标以及姿态平稳度指标，具体包括：

基于所述第一类三维姿态数据对应的欧拉角的任一角分量的均方根值，确定所述吊舱在所述任一角分量上的姿态偏离度指标；

基于所述第二类三维姿态数据对应的欧拉角的所述任一角分量的均方根值，确定所述吊舱在所述任一角分量上的姿态平稳度指标。

具体地，以姿态传感器的采样率均为2Hz，第一预设时间段为5s、第二预设时间段为10s进行举例，第一预设时间段内包含有10个第一类三维姿态数据，第二预设时间段内包含有20个第二类三维姿态数据。对于三个角分量，均具有对应的姿态偏离度指标及姿态平稳度指标，θ_ma表示吊舱在俯仰角θ上的姿态偏离度指标，表示吊舱在横滚角上的姿态偏离度指标，ψ_ma表示吊舱在偏航角ψ上的姿态偏离度指标。θ_dif表示吊舱在俯仰角θ上的姿态平稳度指标，表示吊舱在横滚角上的姿态平稳度指标，ψ_dif表示吊舱在偏航角ψ上的姿态平稳度指标。

进而有：

以θ_ma为例，θ_ma越大，表示吊舱的姿态在俯仰角θ方向上倾斜越大。θ_ma越小，表示吊舱的姿态在俯仰角θ方向上倾斜越小。

以θ_dif为例，θ_dif≥0，且θ_dif越大，表示吊舱的姿态在俯仰角θ方向上越平稳，表明俯仰角θ最近10个采样点的姿态数据比上10个(第11-20个)采样点的数据波动幅度小。

在上述实施例的基础上，所述基于所述姿态偏离度指标以及所述姿态平稳度指标，确定所述吊舱的姿态调整策略，具体包括：

确定所述吊舱在所有角分量上的姿态平稳度指标的最小值，并确定所述姿态调整策略为调整所述最小值对应的角分量；

继续确定所述吊舱在所有角分量上的姿态平稳度指标的最小值，直至所述吊舱在所有角分量上的姿态偏离度指标均在预设范围内。

具体地，吊舱的姿态调整策略可以包括姿态调整的顺序，如图3所示，可以先比较θ_dif、ψ_dif三个数值的大小，确定这三个数值中最小值对应的姿态角需要调整，例如则先调整俯仰角θ，直到然后继续确定θ_dif、ψ_dif三个数值中的最小值，如果此时则调整偏航角ψ，如此不断循环调整下去，直到θ_ma、ψ_ma都在各自的预设范围内。此时，飞行员可以控制飞机维持当前飞行状态。

如图4所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整装置，包括：获取模块41、指标确定模块42和策略确定模块43。其中，

获取模块41用于获取所述航空电磁测量系统内的吊舱至当前时刻的第一预设时间段内的第一类三维姿态数据以及至当前时刻的第二预设时间段内的第二类三维姿态数据；所述第一预设时间段的时长小于所述第二预设时间段的时长；

指标确定模块42用于基于所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据，确定所述吊舱的姿态偏离度指标以及姿态平稳度指标；

策略确定模块43用于基于所述姿态偏离度指标以及所述姿态平稳度指标，确定所述吊舱的姿态调整策略，并将所述姿态调整策略向飞行员显示，以使所述飞行员基于所述姿态调整策略，对所述吊舱进行姿态调整。

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行上述各实施例中提供的应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法，该方法包括：获取所述航空电磁测量系统内的吊舱至当前时刻的第一预设时间段内的第一类三维姿态数据以及至当前时刻的第二预设时间段内的第二类三维姿态数据；所述第一预设时间段的时长小于所述第二预设时间段的时长；基于所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据，确定所述吊舱的姿态偏离度指标以及姿态平稳度指标；基于所述姿态偏离度指标以及所述姿态平稳度指标，确定所述吊舱的姿态调整策略，并将所述姿态调整策略向飞行员显示，以使所述飞行员基于所述姿态调整策略，对所述吊舱进行姿态调整。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各实施例中提供的应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法，该方法包括：获取所述航空电磁测量系统内的吊舱至当前时刻的第一预设时间段内的第一类三维姿态数据以及至当前时刻的第二预设时间段内的第二类三维姿态数据；所述第一预设时间段的时长小于所述第二预设时间段的时长；基于所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据，确定所述吊舱的姿态偏离度指标以及姿态平稳度指标；基于所述姿态偏离度指标以及所述姿态平稳度指标，确定所述吊舱的姿态调整策略，并将所述姿态调整策略向飞行员显示，以使所述飞行员基于所述姿态调整策略，对所述吊舱进行姿态调整。

又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的上述各实施例中提供的应用于航空电磁测量系统的吊舱姿态实时调整方法，该方法包括：获取所述航空电磁测量系统内的吊舱至当前时刻的第一预设时间段内的第一类三维姿态数据以及至当前时刻的第二预设时间段内的第二类三维姿态数据；所述第一预设时间段的时长小于所述第二预设时间段的时长；基于所述第一类三维姿态数据以及所述第二类三维姿态数据，确定所述吊舱的姿态偏离度指标以及姿态平稳度指标；基于所述姿态偏离度指标以及所述姿态平稳度指标，确定所述吊舱的姿态调整策略，并将所述姿态调整策略向飞行员显示，以使所述飞行员基于所述姿态调整策略，对所述吊舱进行姿态调整。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。