一種改善航姿系統(tǒng)航向精度和動(dòng)態(tài)特性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種改善航姿系統(tǒng)航向精度和動(dòng)態(tài)特性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 航姿系統(tǒng)為飛機(jī)提供飛行姿態(tài)和航向信息，在飛機(jī)長(zhǎng)航時(shí)飛行過(guò)程中，航姿系統(tǒng) 的航向誤差隨著時(shí)間積累，不能滿(mǎn)足飛機(jī)精確著陸的要求；磁傳感器作為航向傳感器，其精 度較為穩(wěn)定，不隨時(shí)間積累，但是其逐次誤差較大，也不能滿(mǎn)足飛機(jī)的實(shí)際使用要求。可通 過(guò)航姿系統(tǒng)短期航向精度高的有點(diǎn)對(duì)磁傳感器的逐次誤差進(jìn)行校正，利用磁傳感器長(zhǎng)期精 度穩(wěn)定的特點(diǎn)對(duì)航姿系統(tǒng)的航向陀螺漂移進(jìn)行校正，有效地提高航姿系統(tǒng)的航向精度，從 而滿(mǎn)足飛機(jī)長(zhǎng)航時(shí)的使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提出一種改善航姿系統(tǒng)航向精度和動(dòng)態(tài)特性的方法，解決航姿系 統(tǒng)長(zhǎng)航時(shí)飛行情況下航向誤差較大的難題。
[0004] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種改善航姿系統(tǒng)航向精度和動(dòng)態(tài)特性的方法，其特征 在于通過(guò)航姿系統(tǒng)短期航向精度高的有點(diǎn)對(duì)磁傳感器的逐次誤差進(jìn)行校正，利用磁傳感器 長(zhǎng)期精度穩(wěn)定的特點(diǎn)對(duì)航姿系統(tǒng)的航向陀螺漂移進(jìn)行校正，包括：
[0005] 1)計(jì)算航向校準(zhǔn)磁傳感器的逐次啟動(dòng)誤差
[0006] 計(jì)算周期Ts，共計(jì)算Μ次。
[0007] Δ Ψ[?] = ￥ins[i]-￥nag[i]
[0008] Δ Ψ [i] = (1-α ) X Δ Ψ [i] + a X Δ Ψ [?-1]
[0009] Δ Ψ [i-Ι] =Δ Ψ [?]
[0010]其中，
[0011] Vins[i]為每Ts計(jì)算得到的航姿系統(tǒng)航向，單位rad;
[0012] Vmg[i]為每Ts計(jì)算得到的磁航向，單位rad ;
[0013] Λ Ψ [i]為每Ts計(jì)算得到的磁航向的逐次啟動(dòng)修正量，單位rad，Λ Ψ [i]的初值 取 0,即：Λ Ψ [0] = 0 ;
[0014] α為計(jì)算參數(shù)；
[0015] i = l，2,3...M〇
[0016] 2)利用磁傳感器輸出的航向校準(zhǔn)航姿系統(tǒng)的航向陀螺漂移誤差，計(jì)算公式如下：
[0017] δ ψ = ψ-ψ〇
[0018] δ Ψη = δ ￥-(an !+bn ! · η · Tc) 2δψη
[0019] an. = a η_λ --- η t ; βδψ,,
[0020] b0 - bn_x + -~~-
[0021] an 1 = an
[0022] bn ! = bn
[0023] 其中：
[0024] Ψ。為開(kāi)始估算航向陀螺漂移誤差時(shí)刻的航姿系統(tǒng)航向角，單位rad ;
[0025] Ψ為當(dāng)前時(shí)刻的航姿系統(tǒng)航向角，單位rad ;
[0026] bn為航姿系統(tǒng)的航向陀螺漂移誤差，單位rad/s ;
[0027] 3"1、匕1初值為0;
[0028] Tc為計(jì)算周期，單位s ;
[0029] η = 1，2，…N，N為計(jì)算次數(shù)。
[0030] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：本發(fā)明是一種改善航姿系統(tǒng)航向精度和動(dòng)態(tài)特性 的方法。本發(fā)明通過(guò)航姿系統(tǒng)短期航向精度高的有點(diǎn)對(duì)磁傳感器的逐次誤差進(jìn)行校正，利 用磁傳感器長(zhǎng)期精度穩(wěn)定的特點(diǎn)對(duì)航姿系統(tǒng)的航向陀螺漂移進(jìn)行校正，提高了航姿系統(tǒng)在 飛行過(guò)程中的航向精度，計(jì)算方法簡(jiǎn)單可靠，具有較好的工程適用性。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1是按照本發(fā)明的方法進(jìn)行航姿系統(tǒng)航向修正的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明，
[0033] 本發(fā)明是一種改善航姿系統(tǒng)航向精度和動(dòng)態(tài)特性的方法，如圖1所示，包括： [0034] 步驟1、在飛機(jī)地面對(duì)準(zhǔn)階段，航姿系統(tǒng)通過(guò)外部航向基準(zhǔn)獲得初始航向；；
[0035] 步驟2、在飛機(jī)爬升階段，利用航姿系統(tǒng)的航向校準(zhǔn)磁傳感器的逐次啟動(dòng)誤差；
[0036] 步驟3、在飛機(jī)巡航和任務(wù)段，利用磁傳感器輸出的航向校準(zhǔn)航姿系統(tǒng)的航向陀螺 漂移誤差；
[0037] 步驟4、在飛機(jī)進(jìn)近著陸段，航姿系統(tǒng)提供高精度航向引導(dǎo)飛機(jī)著陸。
[0038] 具體的，步驟2中利用航姿系統(tǒng)的航向校準(zhǔn)磁傳感器的逐次啟動(dòng)誤差，計(jì)算的步 驟包括：
[0039] 計(jì)算周期Ts，共計(jì)算Μ次。
[0040] Δ Ψ [i] = ￥ins[i]-￥nag[i]
[0041] Δ Ψ [i] = (1-α ) X Δ Ψ [i] + a X Δ Ψ [?-1]
[0042] Δ Ψ [i-Ι] =Δ Ψ [?]
[0043] 其中，
[0044] Vins[i]為每Ts計(jì)算得到的航姿系統(tǒng)航向，單位rad ;
[0045] ￥mag[i]為每Ts計(jì)算得至lj的磁航向，單位rad ;
[0046] Λ Ψ [i]為每Ts計(jì)算得到的磁航向的逐次啟動(dòng)修正量，單位rad，Λ Ψ [i]的初值 取 0,即：Λ Ψ [0] = 0 ;
[0047] α為計(jì)算參數(shù)；α = 〇· 85 ;
[0048] i = 1，2, 3...M，Μ = 100。
[0049] 具體的，步驟3中利用磁傳感器輸出的航向校準(zhǔn)航姿系統(tǒng)的航向陀螺漂移誤差， 計(jì)算的步驟包括：
[0050] δ ψ = ψ - ψ 〇
[0051] δ ψη = δ ￥-(an !+bn j · n · Tc) 2δψ
[0052] an = an_, n , , 6d>"
[0053] b" =bM +-~ -- (n+ 1)-/2-7,
[0054] an i = an
[0055] bn ! = bn
[0056] 其中：
[0057] Ψ。為開(kāi)始估算航向陀螺漂移誤差時(shí)刻的航姿系統(tǒng)航向角，單位rad ;
[0058] Ψ為當(dāng)前時(shí)刻的航姿系統(tǒng)航向角，單位rad ;
[0059] bn為航姿系統(tǒng)的航向陀螺漂移誤差，單位rad/s ;
[0060] an !、bn 1 初值為 0 ;
[0061] Tc為計(jì)算周期，單位s ;
[0062] η = 1，2，…N，N 為計(jì)算次數(shù)，N = 100。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改善航姿系統(tǒng)航向精度和動(dòng)態(tài)特性的方法，其特征在于，包括： 1) 計(jì)算航向校準(zhǔn)磁傳感器的逐次啟動(dòng)誤差 計(jì)算周期Ts,共計(jì)算M次。 A ￥ [1] = ￥ms[i]-V"ag[i] A ￥ 山=(1-a ) X A W 山 + a X A W [i-1] A W [i-1] = A W 山 其中， V[i]為每L計(jì)算得到的航姿系統(tǒng)航向，單位rad ; Vm巧。]為每Ts計(jì)算得到的磁航向，單位rad; A ￥山為每L計(jì)算得到的磁航向的逐次啟動(dòng)修正量，單位rad, A W山的初值取0， 目P ; A W [0] = 0 ; a為計(jì)算參數(shù)； i = 1, 2, 3. . . M。 2) 利用磁傳感器輸出的航向校準(zhǔn)航姿系統(tǒng)的航向巧螺漂移誤差，計(jì)算公式如下：其中： V。為開(kāi)始估算航向巧螺漂移誤差時(shí)刻的航姿系統(tǒng)航向角，單位rad ; V為當(dāng)前時(shí)刻的航姿系統(tǒng)航向角，單位rad; b。為航姿系統(tǒng)的航向巧螺漂移誤差，單位rad/s ; 曰。1、6。1初值為〇; Tc為計(jì)算周期，單位S ; n = 1，2，…N，N為計(jì)算次數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種改善航姿系統(tǒng)航向精度和動(dòng)態(tài)特性的方法，其特征在于： 201、 在飛機(jī)地面對(duì)準(zhǔn)階段，航姿系統(tǒng)通過(guò)外部航向基準(zhǔn)獲得初始航向，計(jì)算公式如 下： Vins = Vo 其中， V為航姿系統(tǒng)航向，單位rad ; V。為外部輸入的基準(zhǔn)航向，單位rad。 202、 在飛機(jī)爬升階段，利用航姿系統(tǒng)的航向校準(zhǔn)磁傳感器的逐次啟動(dòng)誤差，計(jì)算公式 如下： a) 誤差估計(jì) 計(jì)算航向校準(zhǔn)磁傳感器的逐次啟動(dòng)誤差，計(jì)算周期L，共計(jì)算M次。 A V 山=￥ins[i]-Vmag[i] A ￥ 山=(1-a ) X A W 山 + a X A W [i-1] A W [i-1] = A W 山 其中， V[i]為每L計(jì)算得到的航姿系統(tǒng)航向，單位rad ; Vm巧。]為每Ts計(jì)算得到的磁航向，單位rad; A ￥山為每L計(jì)算得到的磁航向的逐次啟動(dòng)修正量，單位rad, A W山的初值取0， 目P ; A W [0] = 0 ; a為計(jì)算參數(shù)； i = 1, 2, 3. . . M。 b) 誤差修正 利用航向校準(zhǔn)磁傳感器的逐次啟動(dòng)誤差修正磁傳感器航向的實(shí)時(shí)輸出量，計(jì)算公式如 下：其中， 為磁傳感器航向的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位rad ; Wmag修正后為磁傳感器航向的實(shí)時(shí)輸出值，單位rad ; A ￥為磁航向的逐次啟動(dòng)修正量，單位rad。 203、在飛機(jī)巡航和任務(wù)段，利用磁傳感器輸出的航向校準(zhǔn)航姿系統(tǒng)的航向巧螺漂移誤 差，計(jì)算公式如下： a)誤差估計(jì) 利用磁傳感器輸出的航向校準(zhǔn)航姿系統(tǒng)的航向巧螺漂移誤差，計(jì)算公式如下：其中： V。為開(kāi)始估算航向巧螺漂移誤差時(shí)刻的航姿系統(tǒng)航向角，單位rad ; V為當(dāng)前時(shí)刻的航姿系統(tǒng)航向角，單位rad; b。為航姿系統(tǒng)的航向巧螺漂移誤差，單位rad/s ; 曰n l、bn 1初值為0 ; Tc為計(jì)算周期，單位S ; n = 1，2，…N，N為計(jì)算次數(shù)。 b)誤差修正 利用航向巧螺漂移誤差修正航姿系統(tǒng)的巧螺漂移，計(jì)算公式如下： 其中，Dz為修正前航姿系統(tǒng)的航向巧螺漂移，單位rad/s ; 為修正后的航姿系統(tǒng)的航向巧螺漂移，單位rad/s ; bw為航姿系統(tǒng)的航向巧螺漂移誤差，單位rad/so
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種改善航姿系統(tǒng)航向精度和動(dòng)態(tài)特性的方法。本發(fā)明采取的方案為：首先，在飛機(jī)地面對(duì)準(zhǔn)階段，航姿系統(tǒng)通過(guò)外部航向基準(zhǔn)獲得初始航向；其次，在飛機(jī)爬升階段，利用航姿系統(tǒng)的航向校準(zhǔn)磁傳感器的逐次啟動(dòng)誤差；然后，在飛機(jī)巡航和任務(wù)段，航姿系統(tǒng)利用磁傳感器輸出的航向校準(zhǔn)航姿系統(tǒng)的航向陀螺漂移誤差；最后，在飛機(jī)進(jìn)近著陸段，航姿系統(tǒng)提供高精度航向引導(dǎo)飛機(jī)著陸。本發(fā)明改善了航姿系統(tǒng)航向精度，既保證了航姿系統(tǒng)航向輸出的精度，又保證了航向輸出的實(shí)時(shí)性，計(jì)算方法簡(jiǎn)單可靠，具有較好的工程適用性。
【IPC分類(lèi)】G01C25/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105651307
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】魏學(xué)東, 張曉琳, 張樂(lè), 譚宏光
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)第六一八研究所
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2014年11月14日