[發明專利]民用飛機慣導動態校準方法

有效

• 申請號: 201410675441.1
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN105675013B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 張虎龍;張杰;李宏;胡丙華;邸興;趙鵬
• 申請（專利權）人: 中國飛行試驗研究院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明屬于機載慣性導航系統精度鑒定及動態校準技術，提供一種民用飛機慣導動態校準方法，包括：獲取飛機航測相機、GPS定位設備、慣性導航設備在機體坐標系下的位置及姿態誤差；獲取地面控制場內每個控制點的地面精確坐標；通過航測像機對地面控制場進行航拍，同時獲取GPS時間關聯的飛機GPS定位數據、慣性導航數據和航拍影像數據；解算出飛機動態的時刻—位置數據；獲取每個控制點在航測相機拍攝的相片中的坐標；同時獲取拍攝時刻飛機所處位置；推算出此時航測相機的姿態和位置；反推出飛機在拍攝時刻的姿態和經過修正的飛機位置；通過多次拍攝得到飛機的“時刻—位置—姿態”數據，與慣性導航數據統進行對比，校準慣性導航設備。

技術領域

本發明屬于民用飛機機載慣性導航系統實際飛行過程中的精度鑒定及動態校準技術，涉及飛行試驗過程中飛行器飛行姿態高精度測量。

背景技術

慣性導航系統(INS)是一種不依賴于任何外部信息、也不向外部輻射能量的完全自主式導航系統，具有很好的隱蔽性。由于它具有這一獨特的優點，因此使它成為航天、航空和航海等領域中一種廣泛使用的主要導航系統。在航空領域中，它是各種飛機、直升機飛行不可缺少的一種導航系統。相對其它導航設備，它具有以下突出的優點：工作自主性強，提供的導航參數多，抗干擾性強和適用條件寬等。

與所有機載系統一樣，慣性導航系統也必須在真實飛行條件下進行飛行試驗驗證與鑒定。目的就是要為新型慣性導航系統的設計定型/鑒定提供技術依據。但是，長期以來，慣性導航系統的試飛鑒定、特別是空中姿態參數的試飛鑒定卻是一個很大的難題。隨著GPS技術的應用，慣性導航系統位置、速度參數的精度鑒定這個難題得到了很好的解決，但是其姿態參數的試飛鑒定仍然是個難題。

在性能指標的考核中，盡管INS輸出的導航參數較多(如待飛距、待飛時、偏航距、航跡角、偏流角、速度等)，但不少參數都是由導航計算機根據時間、位置、姿態(俯仰、橫滾和航向)等基本參數計算導出的。由于導航計算機的計算誤差很小，所以這些導出參數的精度主要取決于參與計算的位置、時間和姿態等參數的精度，因此在飛行試驗中慣性導航系統需要鑒定的主要參數就是其位置和姿態角的精度。

發明內容

本發明要解決的技術問題：提供一種民用飛機慣導動態校準方法，針對實際飛行狀態下民用飛機慣性導航系統姿態航向數據校準的實際需求，解決試驗飛機在飛行過程中位置、時間和姿態的高精度測量問題。

本發明的技術方案：一種民用飛機慣導動態校準方法，包括：

步驟1、在飛機上安裝航測相機、GPS定位設備、時間同步控制器和慣性導航設備；

步驟2、對航測相機、GPS定位設備、慣性導航設備在飛機上的相對空間位置關系進行測量，獲取航測相機、GPS定位設備、慣性導航設備在機體坐標系下的位置及姿態誤差；

步驟3、根據飛機飛行航線在航測相機視場內布設控制點，由控制點組成控制場，并獲取地面控制場內每個控制點的地面精確坐標；

步驟4、通過航測像機對地面控制場進行航拍，同時獲取GPS時間關聯的飛機GPS定位數據、慣性導航數據和航拍影像數據；

步驟5、通過GPS時間關聯的飛機GPS定位數據解算出飛機動態的時刻—位置數據；

步驟6、通過航測相機拍攝地面控制場內的四個以上控制點，獲取每個控制點在航測相機拍攝的相片中的坐標；同時根據飛機動態的時刻—位置數據獲取拍攝時刻飛機所處位置；

步驟7、根據所拍攝控制點的地面精確坐標，控制點在相片中的坐標，以及飛機拍攝時刻所處位置，推算出此時航測相機的姿態和位置；

步驟8、通過航測相機在機體坐標系下的位置及姿態誤差反推出飛機在拍攝時刻的姿態和經過修正的飛機位置；

步驟9、通過多次拍攝得到飛機的“時刻—位置—姿態”數據，與慣性導航數據統進行對比，校準慣性導航設備。