[發明專利]一種用于教練機航姿系統的提升航向精度方法

在審

• 申請號: 202011075753.0
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112197792A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 張明明;周長明;付婷;萬鳴;夏正娜;王敏;林貴;李錦
• 申請（專利權）人: 江西洪都航空工業集團有限責任公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 王燕

本發明涉及一種用于教練機航姿系統的提升航向精度方法，屬于飛機航電系統設計技術領域。本方法的航姿系統包括航姿組件和衛星天線；衛星天線與慣性導航系統通過功分器共用一個衛星天線；航姿組件上電初始化后進入準備狀態，通過RS422總線接收到機上慣性導航系統發送的對準數據時，進入對準狀態；當接收到機上慣性導航系統數據后，完成對準，轉入航姿和導航狀態；航姿和導航狀態下，當衛星數據有效時，工作在慣性和衛星導航模式，當衛星信號無效時，工作在純慣性模式；本發明航姿系統通過接收慣性導航系統的初始航向進行對準，通過衛星天線進行修正，提升航向精度。取消磁傳感器，對安裝位置無特殊要求，裝機后不需校羅差。使用可靠，操作方便。

技術領域

本發明涉及一種用于教練機航姿系統的提升航向精度方法，屬于飛機航電系統設計技術領域。

背景技術

目前教練機慣性導航系統作為主導航系統，航姿系統作為備份導航系統，航姿系統由航姿組件、磁傳感器組成。磁傳感器用來敏感測量較為微弱的地球磁場分布信號，將磁航向輸出至航姿組件。機上的鐵磁物質材料和設備產生的電磁場，將直接影響傳感器的航向測量精度，因此磁傳感器安裝位置要求較高，應被安裝在遠離機上含有鐵磁物質材料及工作過程中可能產生較強電磁場的設備位置，但教練機安裝空間較小，很難滿足磁傳感器的安裝要求，且每架飛機安裝完成后需用羅差裝訂盒進行校準，校準步驟復雜繁瑣。

發明內容

本發明目的在于提出一種安裝位置無特殊要求，裝機后不需校羅差的用于教練機航姿系統的提升航向精度方法。

本發明為了實現上述目的，采用如下技術方案：

一種用于教練機航姿系統的提升航向精度方法，其特征在于：

本方法的航姿系統包括航姿組件和衛星天線；衛星天線與慣性導航系統通過功分器共用一個衛星天線；

航姿組件上電初始化后進入準備狀態，通過RS422總線接收到機上慣性導航系統發送的對準數據時，進入對準狀態；當接收到機上慣性導航系統數據180s后，完成對準，轉入航姿和導航狀態；航姿和導航狀態下，當衛星數據有效時，工作在慣性和衛星導航模式，當衛星信號無效時，工作在純慣性模式；

教練機對準完成后進入航姿和導航狀態，根據陀螺及加速度計的輸出，利用旋轉矢量法更新姿態，通過計算姿態變化四元數實現姿態四元數更新，從而更新姿態矩陣，最終通過姿態矩陣與姿態角的關系求解出教練機的航向角、俯仰角及橫滾角，并將計算出的航向角、俯仰角及橫滾角通過HB6096接口輸出至顯示設備；

當衛星信號有效時，教練機工作在慣性和衛星導航模式,通過與衛星數據融合的卡爾曼濾波，實時估計姿態航向誤差和陀螺、加速度計的零偏，不斷修正教練機航向及姿態，工作在高精度狀態；當衛星信號無效時，產品切換到航姿狀態；

當教練機工作在航姿狀態時，應用加計調平算法修正產品姿態精度；在航姿狀態時，若衛星數據有效則自動返回組合導航狀態。

進一步的，在航姿和導航狀態下，航姿系統根據光纖陀螺角速率及加速度計比力輸出，不斷更新航向、姿態、位置及速度參數。

進一步的，航姿狀態下，航姿系統通過HB6096接口對外輸出航向角、橫滾角、俯仰角、三軸角速率和三軸加速度數據。

進一步的，在航姿和導航狀態下，航姿系統輸出航向角、橫滾角、俯仰角、三軸角速率、三軸加速度、即時位置和速度參數。

進一步的，航姿組件主要包括陀螺、加速度計、主機板、接口板、量化板和電源模塊；

所述接口板內嵌衛星導航接收機。

進一步的，陀螺和加速度計實時測量教練機的運動角速率和加速度, 經誤差補償后，實時解算出飛機的航向角、俯仰角、橫滾角信息。