[發(fā)明專利]飛機(jī)航向數(shù)據(jù)源完好性監(jiān)控方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810892480.5
• 申請(qǐng)日: 2018-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109115241A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷青范;吳狄;李文輝;周元輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空無(wú)線電電子研究所
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 上海和躍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

本發(fā)明公開(kāi)了一種飛機(jī)航向數(shù)據(jù)源完好性監(jiān)控方法，包含以下步驟：1、計(jì)算飛機(jī)當(dāng)前位置三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁差；2、利用磁差將備份儀表輸出的磁航向轉(zhuǎn)化為真航向；3、利用備份儀表測(cè)量三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度；4、檢測(cè)飛機(jī)是否存在機(jī)動(dòng)，如果沒(méi)有機(jī)動(dòng)，則進(jìn)行步驟5；5如果計(jì)算的三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度和備份儀表測(cè)量的三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度差異小于設(shè)定的門限，則認(rèn)為備份儀表輸出的磁航向正確，進(jìn)行步驟6；6利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的真航向，和步驟2得到的真航向，生成航向殘差，并對(duì)殘差進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的航向是否滿足完好性要求。本發(fā)明在不增加硬件成本的前提下，提高了飛機(jī)航向數(shù)據(jù)源的完好性，進(jìn)而提高了飛機(jī)的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛機(jī)座艙顯示系統(tǒng)，具體涉及座艙顯示系統(tǒng)中航向數(shù)據(jù)源的完好性監(jiān)控。

背景技術(shù)

飛機(jī)的航向一般顯示在主飛行顯示器和導(dǎo)航顯示器上，是飛行員控制飛機(jī)和進(jìn)行導(dǎo)航的關(guān)鍵信息。錯(cuò)誤的航向顯示可能引發(fā)嚴(yán)重的事故，對(duì)于運(yùn)輸類飛機(jī)，要求主駕駛和副駕駛的航向同時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤的概率小于10^-7/小時(shí)。

航向數(shù)據(jù)一般來(lái)自慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。為了提高航向顯示的完好性，通常的方法是通過(guò)增加硬件冗余的方法，改進(jìn)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高數(shù)據(jù)源的完好性，但這種方法會(huì)增加飛機(jī)研制成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種飛機(jī)航向數(shù)據(jù)源完好性監(jiān)控方法，利用世界地磁場(chǎng)模型WMM和飛機(jī)備份儀表，對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性進(jìn)行監(jiān)控，在不增加硬件成本的前提下，提高飛機(jī)航向數(shù)據(jù)源的完好性，

本發(fā)明的發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

步驟(1)、計(jì)算飛機(jī)當(dāng)前位置三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁差；

步驟(2)、利用磁差將備份儀表輸出的磁航向轉(zhuǎn)化為真航向；

步驟(3)、利用備份儀表測(cè)量三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度；

步驟(4)、檢測(cè)飛機(jī)是否存在機(jī)動(dòng)，如果沒(méi)有機(jī)動(dòng)，則進(jìn)行步驟(5)，否則返回步驟(1)；

步驟(5)如果步驟(1)計(jì)算的三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度和步驟(3)備份儀表測(cè)量的三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度差異小于設(shè)定的門限，則認(rèn)為備份儀表輸出的磁航向正確，進(jìn)行步驟(6)，否則返回步驟(1)；

步驟(6)利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的真航向，和步驟(2)得到的真航向，生成航向殘差，并對(duì)殘差進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的航向是否滿足完好性要求。

優(yōu)選地，步驟(1)中，根據(jù)機(jī)載GPS接收機(jī)提供的經(jīng)度、緯度、高度、時(shí)間信息，以及世界地磁場(chǎng)模型WMM，計(jì)算飛機(jī)當(dāng)前位置的三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁差。

優(yōu)選地，步驟(3)中，若備份儀表測(cè)量出的三維地磁場(chǎng)強(qiáng)度為載體坐標(biāo)系，則將載體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)系。

優(yōu)選地，步驟(4)中檢測(cè)飛機(jī)是否存在機(jī)動(dòng)的方法為判斷備份儀表測(cè)量的三維加速度矢量和是否等于重力加速度。

附圖說(shuō)明

圖1為飛機(jī)航向數(shù)據(jù)源完好性監(jiān)控方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

為了降低飛機(jī)研制成本，本實(shí)施例所示的飛機(jī)航向數(shù)據(jù)源完好性監(jiān)控方法是利用飛機(jī)備份儀表輸出的航向，對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的航向進(jìn)行完好性監(jiān)控，但飛機(jī)備份儀表輸出的航向易受外界磁場(chǎng)干擾，需要對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，以排除干擾磁場(chǎng)的影響。世界地磁場(chǎng)模型WMM可以用來(lái)檢驗(yàn)備份儀表磁航向的正確性。世界地磁場(chǎng)模型WMM是地球主磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，利用該模型可以計(jì)算全球任意位置點(diǎn)的地磁場(chǎng)特征量。由于地球主磁場(chǎng)的長(zhǎng)期變化中含有不可預(yù)測(cè)的非線性變化，因此世界地磁場(chǎng)模型WMM每隔五年要做一次更新，更新結(jié)果由美國(guó)國(guó)家地球物理數(shù)據(jù)中心公布。