在2019年十一國慶慶典現場，70個大型充氣燈籠分成兩組，每組35個，沿南北方向分列廣場兩側，每個燈籠之間大約相隔20米。不少觀眾發出贊嘆，直徑5米、高4.2米的這種龐大燈籠，是如何實現保持在穩定的高度、幾乎始終一動不動的？這其中，少不了傳感器技術，如無線溫度傳感器、壓力傳感器、IMU等傳感器技術的參與。

　　十一國慶閱兵期間，天安門廣場東西側路上空懸浮著70個大型充氣燈籠，飄立在空中一動不動

　　據燈籠總體技術負責人、中國航天科技集團航天五院508所回收著陸專業青年專家陳旭透露，為保證安全性和穩定性，大型充氣燈籠的技術標準完全采用了航天標準。其中，支撐燈籠的6毫米粗的系留繩，采用的是芳綸繩，能承受800公斤的力，確保了燈籠的絕對安全。

　　508所的主業之一是航天器回收著陸技術研究，而回收衛星、飛船的減速部件降落傘就是柔性材料，然而設計同樣是柔性材料做成的大型充氣燈籠，對他們來說還是存在挑戰。

　　大燈籠研制采用了航天標準，資料圖

　　所謂一動不動，是從觀眾的視角看，而從檢測數據看，采用五點系留法的燈籠能夠基本實現在一定風力下，幅度相對較小的位移。實際上，這些燈籠在空中會有10厘米到20厘米的擺幅。三四級風時，會有0.5米到1米的擺幅。六級風以下，燈籠都可正常使用。

　　平穩懸在20多米空中的燈籠背后，并不只是簡單的“放燈籠”，而是要綜合運用空氣動力學和理論力學等專業知識。所謂“系留”技術，其實從字面上也很好理解，就是“系住并留住”，把大型燈籠穩穩地留在空中。

　　據了解，以前在太陽暴曬的情況下，燈籠會不會爆、里面氣壓多大，全憑手拍。這次，我們在燈籠里內置了防刺的無線測量設備，內部氣壓多大，隨時可測量。

　　技術人員為大燈籠安裝傳感器監測裝置，資料圖

　　為了能實時監測到大型充氣燈籠內部的壓力、溫度參數，燈籠自身的位移、姿態變化以及各系留繩的受力情況，研制人員在試驗中采用了多種無線傳感器進行測量。在試驗過程中，技術團隊特意在燈籠上安裝了無線溫度壓力傳感器，對燈籠的抗風、抗壓、抗曬等性能有了更深入細致的了解。在技術上做到了萬無一失。

　　燈籠是柔性結構，內部測量設備不能對球體產生破壞，同時固定在球體上的姿態測量裝置又需要有良好的剛性連接。針對這些問題，在具體安裝時，研制人員集思廣益，將內部測量壓力、溫度的傳感器安裝在一個泡沫球殼內，但又讓傳感器露出。這樣，即便傳感器在燈籠內部翻滾，也可以保證既準確測量到參數又對球體不產生破壞。據介紹，借助于無線溫度壓力傳感器，可以了解打燈籠隨著溫度變化的壓力變化情況，以及透氣性能。

　　在增加了傳感器測量手段后，技術團隊對整個燈籠抗風性能，還有升溫抗壓性能等的認識更為深刻，也更有信心了。

　　傳感器技術讓大燈籠數據監測更加精準，資料圖

　　此外，技術人員還在燈籠頂部加裝了IMU（慣性測量單元）無線傳感姿態測量設備。當燈籠升空后，是“紋絲不動”還是“看著一動不動”，都有精確的數據。IMU（Inertial Measurement Unit）即慣性測量單元，是測量運動物體慣性運動，輸出三軸加速度和三軸角速度等信息的電子元件，用于姿態角和運動路徑等測量。IMU常常還包含了磁力計、壓力計、溫度計和GPS等輔助單元，相互配合完成更復雜的任務。目前，IMU可廣泛用于姿態角確定、動作捕捉、無人機鏡頭防抖等應用中。

　　在具體安裝時，為將IMU姿態測量裝置固定在燈籠上，技術人員在燈籠頂部縫制了一圈扣襻，將姿態測量裝置的剛性支座通過繩帶連接在這圈扣襻上。當燈籠充氣達到設計壓力后，這圈扣襻上的繩帶都均勻繃緊，將支座牢牢地固定在宮燈頂部。此外，研制人員還將多種無線傳感器在同一時間下進行記錄，從而獲得燈籠在風力作用下的位移姿態變化、內部壓力、溫度、系留繩上拉力等的相互關系，為燈籠的設計完善提供更精準的依據。

　　據陳旭介紹，在大燈籠研制和測試過程中，有了無線溫度壓力傳感器、IMU等傳感器測得的傳感器數據，讓技術人員隨時調整設計參數變得更加方便，數據監測驗證更加精準。

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