[發(fā)明專利]一種用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011075753.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112197792A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明明;周長(zhǎng)明;付婷;萬(wàn)鳴;夏正娜;王敏;林貴;李錦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 王燕

1.一種用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：

本方法的航姿系統(tǒng)包括航姿組件和衛(wèi)星天線；衛(wèi)星天線與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)功分器共用一個(gè)衛(wèi)星天線；

航姿組件上電初始化后進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，通過(guò)RS422總線接收到機(jī)上慣性導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)送的對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)；當(dāng)接收到機(jī)上慣性導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)后，完成對(duì)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)入航姿和導(dǎo)航狀態(tài)；航姿和導(dǎo)航狀態(tài)下，當(dāng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)有效時(shí)，工作在慣性和衛(wèi)星導(dǎo)航模式，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)無(wú)效時(shí)，工作在純慣性模式；

教練機(jī)對(duì)準(zhǔn)完成后進(jìn)入航姿和導(dǎo)航狀態(tài)，根據(jù)陀螺及加速度計(jì)的輸出，利用旋轉(zhuǎn)矢量法更新姿態(tài)，通過(guò)計(jì)算姿態(tài)變化四元數(shù)實(shí)現(xiàn)姿態(tài)四元數(shù)更新，從而更新姿態(tài)矩陣，最終通過(guò)姿態(tài)矩陣與姿態(tài)角的關(guān)系求解出教練機(jī)的航向角、俯仰角及橫滾角，并將計(jì)算出的航向角、俯仰角及橫滾角通過(guò)HB6096接口輸出至顯示設(shè)備；

當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)有效時(shí)，教練機(jī)工作在慣性和衛(wèi)星導(dǎo)航模式,通過(guò)與衛(wèi)星數(shù)據(jù)融合的卡爾曼濾波，實(shí)時(shí)估計(jì)姿態(tài)航向誤差和陀螺、加速度計(jì)的零偏，不斷修正教練機(jī)航向及姿態(tài)，工作在高精度狀態(tài)；當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)無(wú)效時(shí)，產(chǎn)品切換到航姿狀態(tài)；

當(dāng)教練機(jī)工作在航姿狀態(tài)時(shí)，應(yīng)用加計(jì)調(diào)平算法修正產(chǎn)品姿態(tài)精度；在航姿狀態(tài)時(shí)，若衛(wèi)星數(shù)據(jù)有效則自動(dòng)返回組合導(dǎo)航狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：在航姿和導(dǎo)航狀態(tài)下，航姿系統(tǒng)根據(jù)光纖陀螺角速率及加速度計(jì)比力輸出，不斷更新航向、姿態(tài)、位置及速度參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：航姿狀態(tài)下，航姿系統(tǒng)通過(guò)HB6096接口對(duì)外輸出航向角、橫滾角、俯仰角、三軸角速率和三軸加速度數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：在航姿和導(dǎo)航狀態(tài)下，航姿系統(tǒng)輸出航向角、橫滾角、俯仰角、三軸角速率、三軸加速度、即時(shí)位置和速度參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：航姿組件主要包括陀螺（6）、加速度計(jì)（5）、主機(jī)板（2）、接口板（1）、量化板（3）和電源模塊（4）；

所述接口板（1）內(nèi)嵌衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：陀螺（6）和加速度計(jì)（5）實(shí)時(shí)測(cè)量教練機(jī)的運(yùn)動(dòng)角速率和加速度, 經(jīng)誤差補(bǔ)償后，實(shí)時(shí)解算出飛機(jī)的航向角、俯仰角、橫滾角信息。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：主機(jī)板（2）實(shí)現(xiàn)陀螺、加速度計(jì)及電源檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、對(duì)準(zhǔn)、航姿解算、組合導(dǎo)航解算及對(duì)外接口數(shù)據(jù)的處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：接口板（1）中的RS422通訊接口與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)交聯(lián)，接收慣性導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)送的位置、速度及航向姿態(tài)信息，接口板（1）中的HB6096通訊接口與顯示設(shè)備交聯(lián)，當(dāng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)故障時(shí)，作為備份導(dǎo)航系統(tǒng)，輸出飛機(jī)的姿態(tài)信息、位置和速度等導(dǎo)航信息至顯示設(shè)備；

所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)送的位置為初始經(jīng)度、初始緯度及初始高度

衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)板通過(guò)接口板（1）中的SMA接口接收衛(wèi)星天線的射頻信號(hào)，修正并提升航向、姿態(tài)精度，測(cè)量載機(jī)實(shí)時(shí)位置及速度，實(shí)現(xiàn)組合導(dǎo)航功能。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：量化板（3）對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行量化處理和檢測(cè)電源調(diào)理；將加速度計(jì)的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以滿足航姿和導(dǎo)航解算對(duì)加速度計(jì)的數(shù)字化需求。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于教練機(jī)航姿系統(tǒng)的提升航向精度方法，其特征在于：電源模塊（4）組件提供輸入電源變換和入口電源的電源特性、電磁干擾處理，電源模塊（4）為航姿組件提供工作所需的二次電源。