[發(fā)明專利]一種適用于飛機(jī)機(jī)載羅盤(pán)校準(zhǔn)的虛擬羅盤(pán)場(chǎng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011245089.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112461222B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓琳琳;王彬;韓永良;王濤;馬建明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中航通飛華南飛機(jī)工業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): G01C17/38
• 分類號(hào): G01C17/38
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明屬于航空機(jī)載羅盤(pán)、航姿系統(tǒng)羅差校準(zhǔn)用的地面保障設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種適用于飛機(jī)機(jī)載羅盤(pán)校準(zhǔn)的虛擬羅盤(pán)場(chǎng)及方法；包括航向測(cè)量組件、微處理器、伺服機(jī)構(gòu)、托盒；本發(fā)明破解了羅盤(pán)校準(zhǔn)工作對(duì)校準(zhǔn)環(huán)境的過(guò)度依賴，創(chuàng)新了外場(chǎng)羅盤(pán)校準(zhǔn)技術(shù)，提高了羅盤(pán)校準(zhǔn)效率和校準(zhǔn)精度，恰好地解決了在無(wú)法建設(shè)羅盤(pán)場(chǎng)的情況下，通過(guò)虛擬羅盤(pán)場(chǎng)代替物理羅盤(pán)場(chǎng)，確保飛機(jī)研制生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序“羅盤(pán)校準(zhǔn)”的正常進(jìn)行和飛機(jī)研制生產(chǎn)不受影響的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空機(jī)載羅盤(pán)、航姿系統(tǒng)羅差校準(zhǔn)用的地面保障設(shè)備領(lǐng)域，主要用于飛機(jī)機(jī)載羅盤(pán)及航姿系統(tǒng)在地面調(diào)試過(guò)程中的羅差校準(zhǔn)，即提供校準(zhǔn)羅盤(pán)用的地面保障設(shè)施虛擬羅盤(pán)場(chǎng)，以完成機(jī)載羅盤(pán)、航姿系統(tǒng)的導(dǎo)航精度的調(diào)校。

背景技術(shù)

羅盤(pán)校準(zhǔn)是飛機(jī)試飛調(diào)試過(guò)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵工序，而羅盤(pán)場(chǎng)則是羅盤(pán)校準(zhǔn)的必備的地面設(shè)施。

傳統(tǒng)的羅盤(pán)場(chǎng)是目前羅盤(pán)場(chǎng)有2種形式：

1)選擇一個(gè)沒(méi)有高大建筑物和鐵磁物質(zhì)的寬闊場(chǎng)地，一般為半徑為200米的圓形區(qū)域，在場(chǎng)地的中心建造一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，圍繞轉(zhuǎn)盤(pán)標(biāo)刻出以磁北0°為零點(diǎn)的8點(diǎn)(45°間隔，下同)和12點(diǎn)(30°間隔，下同)刻度標(biāo)線，用于磁羅盤(pán)、捷聯(lián)航姿等設(shè)備的羅盤(pán)校準(zhǔn)；同時(shí)以無(wú)線電0°(該地點(diǎn)磁北0°角+該地的無(wú)線電羅盤(pán)導(dǎo)航臺(tái)磁方位角)為0點(diǎn)標(biāo)出8點(diǎn)和12點(diǎn)刻度標(biāo)線，用于無(wú)線電羅盤(pán)的校準(zhǔn)，這個(gè)場(chǎng)地叫做羅盤(pán)場(chǎng)，該羅盤(pán)場(chǎng)的精度一般≤1°，用于完成飛機(jī)各型號(hào)羅盤(pán)的地面校準(zhǔn)工作。這種方法即寬闊場(chǎng)地，中心轉(zhuǎn)盤(pán)和刻度標(biāo)線的組合稱之為羅盤(pán)場(chǎng)；

2)選擇一個(gè)沒(méi)有高大建筑物和鐵磁物質(zhì)的寬闊場(chǎng)地，一般為半徑為200米的圓形區(qū)域，在羅盤(pán)場(chǎng)周圍找一個(gè)固定的高窄建筑物做參考物，如煙筒等，在飛機(jī)座艙或飛機(jī)頂部架設(shè)一個(gè)羅盤(pán)儀，使羅盤(pán)儀磁北0°與飛機(jī)縱軸重合，然后用羅盤(pán)儀讀出參考物在羅盤(pán)儀上的讀數(shù)α，該α即為磁北0°角，飛機(jī)在原地逆時(shí)針轉(zhuǎn)彎，α+45°×β，β＝0、1、2、3、4、5、6、7，為8點(diǎn)校準(zhǔn)羅盤(pán)場(chǎng)刻度標(biāo)線；α+30°×β，β＝0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11，為12點(diǎn)校準(zhǔn)羅盤(pán)場(chǎng)刻度標(biāo)線；無(wú)線電羅盤(pán)的校準(zhǔn)，上述8點(diǎn)標(biāo)線和12點(diǎn)標(biāo)線還需要加上一個(gè)σ角(該地點(diǎn)磁北0°角+該地的無(wú)線電羅盤(pán)導(dǎo)航臺(tái)磁方位角)，作為無(wú)線電羅盤(pán)場(chǎng)的校準(zhǔn)標(biāo)線。這種方法即寬闊場(chǎng)地、參考物、羅盤(pán)儀和算法的集合統(tǒng)稱為羅盤(pán)場(chǎng)。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是：必須有一個(gè)沒(méi)有高大建筑物和鐵磁物質(zhì)的空曠場(chǎng)地，一般為半徑為200米的圓形區(qū)域，如機(jī)場(chǎng)或?qū)掗熗C(jī)坪等場(chǎng)所，才能修建羅盤(pán)場(chǎng)。沒(méi)有此條件，就無(wú)法建設(shè)羅盤(pán)場(chǎng)和校羅盤(pán)工作，飛機(jī)研制和生產(chǎn)過(guò)程中的校羅盤(pán)工序就無(wú)法實(shí)施，勢(shì)必影響飛機(jī)的研制和生產(chǎn)進(jìn)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的：本發(fā)明一種適用于飛機(jī)羅盤(pán)校準(zhǔn)的虛擬羅盤(pán)場(chǎng)及方法，為專用羅盤(pán)校準(zhǔn)設(shè)備和機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)的羅差校準(zhǔn)提供虛擬羅盤(pán)場(chǎng)的技術(shù)支撐。該虛擬羅盤(pán)場(chǎng)含有常規(guī)狀態(tài)和降級(jí)狀態(tài)兩種，常規(guī)狀態(tài)組成為磁航向傳感器+慣導(dǎo)、微處理器、伺服機(jī)構(gòu)組成，適合高精度要求的虛擬羅盤(pán)場(chǎng)建模；降級(jí)狀態(tài)該狀態(tài)不含慣導(dǎo)，為慣導(dǎo)出現(xiàn)故障或精度要求不高校準(zhǔn)羅盤(pán)時(shí)的一種工作方式，原理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，用于精度不大于1°要求的羅盤(pán)校準(zhǔn)。

本發(fā)明技術(shù)方案

一種適用于飛機(jī)機(jī)載羅盤(pán)校準(zhǔn)的虛擬羅盤(pán)場(chǎng)，其特征在于，包括航向測(cè)量組件、微處理器、伺服機(jī)構(gòu)、托盒；其中航向測(cè)量組件連接微處理器，組合后負(fù)責(zé)虛擬羅盤(pán)場(chǎng)磁航向標(biāo)線的基準(zhǔn)；微處理器接收航向測(cè)量組件的磁航向信號(hào)、伺服機(jī)構(gòu)反饋信號(hào)，負(fù)責(zé)虛擬羅盤(pán)場(chǎng)的建模和運(yùn)作，并按外部用戶設(shè)備要求輸出相應(yīng)羅盤(pán)、航姿系統(tǒng)的虛擬羅盤(pán)模型；伺服機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)按微處理器的指令控制航向測(cè)量組件轉(zhuǎn)動(dòng)，并將動(dòng)作信息反饋至微處理器；托盒是虛擬羅盤(pán)場(chǎng)的外部載體，設(shè)有與飛機(jī)縱軸重合，0°方向朝向飛機(jī)機(jī)頭方向的標(biāo)線，所述航向測(cè)量組件、微處理器、伺服機(jī)構(gòu)裝在托盒內(nèi)。

所述航向測(cè)量組件包含磁航向傳感器和慣導(dǎo)，慣導(dǎo)與磁航向傳感器組合使用，用于虛擬羅盤(pán)場(chǎng)建模，最高精度可以達(dá)到0.001°以上；磁航向傳感器主要承擔(dān)虛擬羅盤(pán)場(chǎng)磁北0°測(cè)定，慣導(dǎo)負(fù)責(zé)在磁北以外其他方位的虛擬羅盤(pán)場(chǎng)建模。