本發(fā)明涉及校驗系統(tǒng)，尤其涉及一種單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置整機校驗系統(tǒng)及校驗方法，屬于檢測裝置模擬校驗
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置是一種由多個傳感器構(gòu)成的檢測裝置，用于檢測單兵動作的各個方向和幅度，然而，對于該檢測裝置的準(zhǔn)確程度的情況的檢測，現(xiàn)有技術(shù)還是采對單個傳感器逐個進(jìn)行監(jiān)測的方式，所以檢測過程比較繁瑣，檢測難度較大。因此，如何對單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置的檢測準(zhǔn)確度情況進(jìn)行整體式校驗，是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置整機校驗系統(tǒng)，能夠模擬單兵的各個自由度的動作，并對檢測裝置進(jìn)行整體式校驗，并自動調(diào)節(jié)動作幅度，并自動記錄全方位的校驗結(jié)果。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置整機校驗系統(tǒng)，包括執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述執(zhí)行系統(tǒng)包括升降平臺組件、回轉(zhuǎn)平臺組件、俯仰平臺組件、傾斜平臺組件；所述升降平臺組件包括升降氣缸、升降平臺，升降氣缸對升降平臺豎直支撐；所述回轉(zhuǎn)平臺組件包括設(shè)置在升降平臺上的棘輪機構(gòu)和回轉(zhuǎn)氣缸，所述回轉(zhuǎn)氣缸能夠帶動所述棘輪機構(gòu)單向轉(zhuǎn)動；所述俯仰平臺組件包括設(shè)置在升降平臺上的俯仰氣缸，所述俯仰氣缸的固定端與升降平臺固定連接，頂桿端與傾斜平臺固定連接，傾斜平臺與俯仰平臺轉(zhuǎn)動連接；所述傾斜平臺組件包括所述傾斜平臺和傾斜氣缸，所述傾斜平臺上固定設(shè)置轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸通過連桿與傾斜氣缸的頂桿鉸接，傾斜氣缸通過所述連桿能夠帶動傾斜平臺在所其在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；所述控制系統(tǒng)包括與計算機和位于執(zhí)行系統(tǒng)上的氣路電磁閥，所述計算機與所述氣路電磁閥電連接。進(jìn)一步的，所述計算機通過控制氣路的時間或流量來實時控制執(zhí)行系統(tǒng)的動作幅度和角度。進(jìn)一步的，整機校驗系統(tǒng)采用無磁性材料。進(jìn)一步的，所述回轉(zhuǎn)平臺(1)的回轉(zhuǎn)軸內(nèi)部設(shè)有與各個氣缸連通的導(dǎo)氣槽，回轉(zhuǎn)軸外壁上設(shè)有與所述導(dǎo)氣槽連通的進(jìn)氣孔，所述進(jìn)氣孔用于與外部氣源連接。進(jìn)一步的，所述升降平臺(2)的最大行程為200mm。一種單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置整機校驗系統(tǒng)的校驗方法，升降校驗：升降平臺的一次往復(fù)運動模擬人體行走或奔跑一步，行走模擬時，平臺升降頻率取90次/分，行程范圍取值0-100mm；跑步模擬時，平臺升降頻率取180次/分，行程范圍取值0-200mm；回轉(zhuǎn)校驗：回轉(zhuǎn)平臺模擬朝向角度變化，從而校驗單兵定位裝置中的電子羅盤，回轉(zhuǎn)平臺采用三角形齒的單向棘輪機構(gòu)，齒數(shù)n＝16，以2齒為旋轉(zhuǎn)單元，提供8*45°的朝向角變化，依次選取正東、東南、正南、西南、正西、西北、正北、東北八個方位進(jìn)行校驗；俯仰校驗：俯仰平臺模擬人體俯仰角度變化，配合回轉(zhuǎn)平臺朝向角度變化時能夠模擬消防員平地運動以及上下樓梯；俯仰平臺由雙氣缸直線驅(qū)動，俯仰范圍為0-45°，平地及上樓模擬時，俯仰角取值ψ＝45°，回轉(zhuǎn)平臺依次進(jìn)行8個方位朝向校驗；下樓模擬時，俯仰角取值ψ＝0，回轉(zhuǎn)平臺依次進(jìn)行8個方位朝向校驗；傾斜校驗：傾斜平臺用于校驗單兵定位裝置中的傾斜傳感器；傾斜角平臺同時提供4個測試機位，后置氣動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)滿足0-90°范圍內(nèi)的傾斜角度變化；傾斜角分別取值0、90°，同時進(jìn)行8個方位朝向校驗；所述升降校驗、回轉(zhuǎn)校驗、俯仰校驗、傾斜校驗?zāi)軌騿为氝M(jìn)行或任意組合同時進(jìn)行。本發(fā)明的有益效果在于：1)包含升/降、左旋/右旋、俯/仰、左傾/右傾4個自由度，能夠模擬單兵的各個自由度的動作，并對檢測裝置進(jìn)行整體式校驗；2)采用計算機系統(tǒng)通過氣體流量或時間來設(shè)定各個自由度的動作幅度，從而滿足不同狀態(tài)下的模擬校驗的效果，并自動記錄全方位的校驗結(jié)果；4)四個校驗平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，可靠性高。5)回轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置進(jìn)氣孔及內(nèi)部導(dǎo)氣槽，從而便于氣路的設(shè)置，避免管路纏繞。附圖說明圖1是本發(fā)明單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置整機校驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)總圖。圖2是升降平臺的升降狀態(tài)對比示意圖。圖3是回轉(zhuǎn)平臺棘輪機構(gòu)示意圖。圖4是俯仰平臺的第一狀態(tài)下的示意圖。圖5是俯仰平臺的第二狀態(tài)下的示意圖。圖6是傾斜平臺的第一狀態(tài)下的示意圖。圖7是傾斜平臺的第二狀態(tài)下的示意圖。圖8是本發(fā)明單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置整機校驗系統(tǒng)的各個驅(qū)動氣缸的位置示意圖。圖9是回轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)軸上的進(jìn)氣孔及內(nèi)部導(dǎo)氣槽的示意圖。圖中，1.回轉(zhuǎn)平臺，2.升降平臺，3.傾斜平臺，4.俯仰平臺，1a.回轉(zhuǎn)氣缸，1b.棘輪，1c.回轉(zhuǎn)盤，2a.升降氣缸，3a.傾斜氣缸，4a.俯仰氣缸。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。一、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計：參見圖1，結(jié)合本校驗系統(tǒng)的功能需求，單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置整機校驗系統(tǒng)可分為升降平臺、回轉(zhuǎn)平臺、俯仰平臺、傾斜平臺4個功能單元，包含升/降、左旋/右旋、俯/仰、左傾/右傾4個自由度，總設(shè)計尺寸為400mm*495mm*862mm。由于單兵定位裝置信號數(shù)據(jù)傳輸采用無線電磁傳導(dǎo)，為避免電磁擾動，整機采用無磁性材料。二、升降平臺設(shè)計：參見圖2，升降平臺主要用以模擬人在行走及奔跑過程中身體重心在垂直軸內(nèi)的往復(fù)變化。根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)及文獻(xiàn)資料查閱，人體行走及奔跑過程重心變化滿足表1規(guī)律:表1：人體運動分析表步頻步幅重心變化幅度行走1.5步/秒600mm-750mm60mm-100mm奔跑3步/秒1500mm-2000mm150mm-200mm正常人行走頻率為1.5步/秒，重心變化幅度為60mm-100mm；跑步頻率為3步/秒，重心變化幅度為120mm-200mm。由此，系統(tǒng)以升降平臺的一次往復(fù)運動模擬人體行走或奔跑一步，簡化運動模型，減少系統(tǒng)體積。選取200mm作為升降平臺最大行程，滿足人體行走或奔跑時垂直軸內(nèi)變化模擬范圍，如圖2所示。行走模擬時，平臺升降頻率取90次/分，行程范圍取值0-100mm；跑步模擬時，平臺升降頻率取180次/分，行程范圍取值0-200mm。三、回轉(zhuǎn)平臺設(shè)計：參見圖3，回轉(zhuǎn)平臺主要用以模擬朝向角度變化，從而校驗單兵定位裝置中的電子羅盤。系統(tǒng)采用三角形齒的單向棘輪機構(gòu)，齒數(shù)n＝16，以2齒為旋轉(zhuǎn)單元，提供8*45°的朝向角變化，依次選取正東、東南、正南、西南、正西、西北、正北、東北八個方位進(jìn)行校驗。四、俯仰平臺設(shè)計：俯仰平臺主要用以模擬人體俯仰角度變化，配合回轉(zhuǎn)平臺朝向角度變化時能夠模擬消防員平地運動以及上下樓梯。如圖4-5，俯仰平臺由雙氣缸直線驅(qū)動，俯仰范圍為0-45°。平地及上樓模擬時，俯仰角取值ψ＝45°，回轉(zhuǎn)平臺依次進(jìn)行8個方位朝向校驗；下樓模擬時，俯仰角取值ψ＝0，回轉(zhuǎn)平臺依次進(jìn)行8個方位朝向校驗。五、傾斜平臺設(shè)計：參見圖6-7，結(jié)合圖1，傾斜平臺主要用以校驗單兵定位裝置中的傾斜傳感器。如圖6-7所示，末端傾斜角校驗平臺可同時提供4個測試機位(圖中四個方孔)，后置氣動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)滿足0-90°范圍內(nèi)的傾斜角度變化。同樣的，傾斜角分別取值0、90°，同時進(jìn)行8個方位朝向校驗。六、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計：單兵定位裝置采用電磁數(shù)據(jù)傳導(dǎo)，為避免電磁信號擾動，整機采用4組氣壓驅(qū)動單元，包括單氣缸升降平臺驅(qū)動單元、單氣缸回轉(zhuǎn)平臺驅(qū)動單元、雙氣缸俯仰平臺驅(qū)動單元、單氣缸傾斜平臺驅(qū)動單元。如圖8所示。七、氣體管路設(shè)計：為避免各功能平臺旋轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)氣管之間發(fā)生干涉，氣路采用防纏繞結(jié)構(gòu)，如圖9所示，氣壓通過i級導(dǎo)氣管進(jìn)入密閉導(dǎo)氣槽后分配至各次級導(dǎo)氣管，并利用雙層螺紋在回轉(zhuǎn)平臺處將棘輪與回轉(zhuǎn)盤分離。在回轉(zhuǎn)平臺棘輪旋轉(zhuǎn)過程中，回轉(zhuǎn)盤相對基座固定，俯仰平臺驅(qū)動氣路與傾斜平臺驅(qū)動氣路相互獨立；各平臺導(dǎo)氣管跟隨回轉(zhuǎn)平臺運動，相對位置固定，無纏繞干涉。該校驗系統(tǒng)的進(jìn)行校驗時，將單兵定位多維運動姿態(tài)檢測裝置整機固定在傾斜平臺上的四個方孔位置內(nèi)，升降校驗：升降平臺的一次往復(fù)運動模擬人體行走或奔跑一步，行走模擬時，平臺升降頻率取90次/分，行程范圍取值0-100mm；跑步模擬時，平臺升降頻率取180次/分，行程范圍取值0-200mm；回轉(zhuǎn)校驗：回轉(zhuǎn)平臺模擬朝向角度變化，從而校驗單兵定位裝置中的電子羅盤，回轉(zhuǎn)平臺采用三角形齒的單向棘輪機構(gòu)，齒數(shù)n＝16，以2齒為旋轉(zhuǎn)單元，提供8*45°的朝向角變化，依次選取正東、東南、正南、西南、正西、西北、正北、東北八個方位進(jìn)行校驗；俯仰校驗：俯仰平臺模擬人體俯仰角度變化，配合回轉(zhuǎn)平臺朝向角度變化時能夠模擬消防員平地運動以及上下樓梯；俯仰平臺由雙氣缸直線驅(qū)動，俯仰范圍為0-45°，平地及上樓模擬時，俯仰角取值ψ＝45°，回轉(zhuǎn)平臺依次進(jìn)行8個方位朝向校驗；下樓模擬時，俯仰角取值ψ＝0，回轉(zhuǎn)平臺依次進(jìn)行8個方位朝向校驗；傾斜校驗：傾斜平臺用于校驗單兵定位裝置中的傾斜傳感器；傾斜角平臺同時提供4個測試機位，后置氣動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)滿足0-90°范圍內(nèi)的傾斜角度變化；傾斜角分別取值0、90°，同時進(jìn)行8個方位朝向校驗；所述升降校驗、回轉(zhuǎn)校驗、俯仰校驗、傾斜校驗?zāi)軌騿为氝M(jìn)行或任意組合同時進(jìn)行。以上是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種變換或改進(jìn)，在不脫離本發(fā)明總的構(gòu)思的前提下，這些變換或改進(jìn)都屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12