[发明专利]带倾斜补偿的航向校准装置

说明书

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，主要涉及一种机载导航系统，尤其涉及一种导航系统用带倾斜补偿的航向校准装置。

背景技术

安装有导航系统的飞机需要知道惯性组合导航系统的输出参考轴线是否与飞机的纵轴线重合，存在的误差是多大。目前采用的方法，是通过结构设计和结构装配来保证，即通过在飞机上设置一个参考基准靠面，该基准靠面的法线严格平行于飞机的纵轴，当导航系统的输出参考靠面(其法线严格平行于与导航系统的输出轴)与该基准靠面通过螺钉固定靠紧时，即认为导航系统的输出参考轴与飞机的纵轴重合。由于参考靠面的加工误差是不可避免，即满足一定的误差范围就认为是合格的，当把都带有误差的参考靠面进行连接时，又会引入新的误差，两个参考靠面的加工误差和装配误差造成导航系统的输出轴与飞机纵轴发生较大的角偏移，最终导致导航系统输出的航向不是真正的飞机纵轴与北向的夹角，其中存在一个误差角度。这样的导航输出结果，在对导航精度要求越来越高的时代背景下，已经影响到飞机导航结果的精度不能满足用户提出的指标要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有飞机导航系统输出的飞机航向与北向存在较大角误差的问题，为飞机导航系统提供一种带有倾斜补偿的航向校准装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的航向校准装置包括寻北仪、自准直仪、有数码管、存储器和倾斜补偿单元的计算机，所述寻北仪和所述自准直仪安装在同一个底板上且寻北仪输出靠面法线与自准直仪的光轴基本平行，通过三轴转台测出自准直仪光轴与寻北仪输出靠面法线之间的方位误差角度Δα、俯仰误差角度Δθ并预置到所述存储器中；所述底板安装在三角基座上且所述自准直仪通过校准安装在飞机上的平面镜而实现自身光轴与飞机纵轴平行，所述倾斜补偿单元的功能是接收人工输入的当地纬度值并通过数码管显示；接收所述寻北仪的纬度值请求并向其发送所述当地纬度值；接收寻北仪输出的寻北结果并根据下式计算：

其中：f₁＝-cosΔθsinΔα(cosγcosα-sinγsinθsinα)-cosΔθcosΔαcosθsinα+

sinΔθ(sinγcosα+cosγsinθsinα)

f₂＝-cosΔθsinΔα(cosγsinα+sinγsinθcosα)+cosΔθcosΔαcosθcosα+

sinΔθ(sinγsinα-cosγsinθcosα)

式中：α_航向校准为补偿后的航向角度，α、θ、γ分别为寻北仪输出的航向角度、俯仰角度和横滚角度，Δα和Δθ为从存储器调用的已知量；向用户实时输出补偿后的航向角度α_航向校准并通过所述数码管显示。

本发明在寻北仪中增加了一个自准直仪和计算机，并将自准直仪与寻北仪安装在一个底板上并使自准直仪的光轴与寻北仪输出靠面法线基本平行，通过相应的测量手段测量出自准直仪光轴相对寻北仪输出靠面法线的方位和俯仰角误差并预置到计算机中，计算机根据自准直仪与寻北仪输出靠面法线间的固有误差和相应的算法公式对寻北仪输出的航向角进行补偿运算，并向用户输出经过补偿的航向角。本发明解决了惯性导航系统输出轴与飞机纵轴不平行误差带来的航向精度不高的问题，经本发明补偿后的航向角能够满足目前用户的较高使用要求，此外，本发明相对已有技术而言，具有校准不需要调平，操作简单等特点。

附图说明

图1是本发明航向校准装置的组成及原理框图。

图2是本发明中自准直仪与寻北仪的安装关系示意图。

图3是本发明中倾斜补偿单元的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。

正如图1所示，本发明航向校准装置的优选实施例包括寻北仪、自准直仪、计算机。寻北仪采用西安捷尔诺惯性导航科技有限公司研制的JN-FNS003寻北仪，该寻北仪由一个光纤陀螺和两个石英挠性加速度计组成，寻北精度0.03°，寻北适用水平失准角±10°；寻北仪输出靠面的法线与其输出轴平行。自准直仪采用杰韦弗中国分公司提供的JZ-42J型光学自准仪，其测量距离为0～9米，对准精度为0.5″。计算机含有DSP芯片、存储器、键盘和九位数码管。DSP芯片采用美国TI公司生产的VC33型芯片且内置有倾斜补偿单元。寻北仪和自准直仪固定安装在同一底板上，计算机及寻北仪和自准直仪的电源集成在一个独立的电子箱中，计算机通过RS232接口和相应的电缆与寻北仪以及外部用户相连接。底板装在三角基座上，电子箱安放在三角基座旁的地面上。