CN109115241A - 飞机航向数据源完好性监控方法 - Google Patents

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谷青范
吴狄
李文辉
周元辉
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Abstract

本发明公开了一种飞机航向数据源完好性监控方法，包含以下步骤：1、计算飞机当前位置三维地磁场强度和磁差；2、利用磁差将备份仪表输出的磁航向转化为真航向；3、利用备份仪表测量三维地磁场强度；4、检测飞机是否存在机动，如果没有机动，则进行步骤5；5如果计算的三维地磁场强度和备份仪表测量的三维地磁场强度差异小于设定的门限，则认为备份仪表输出的磁航向正确，进行步骤6；6利用惯性导航***输出的真航向，和步骤2得到的真航向，生成航向残差，并对残差进行检验，以确定惯性导航***的航向是否满足完好性要求。本发明在不增加硬件成本的前提下，提高了飞机航向数据源的完好性，进而提高了飞机的安全性。

Description

飞机航向数据源完好性监控方法
技术领域
本发明涉及飞机座舱显示***，具体涉及座舱显示***中航向数据源的完好性监控。
背景技术
飞机的航向一般显示在主飞行显示器和导航显示器上，是飞行员控制飞机和进行导航的关键信息。错误的航向显示可能引发严重的事故，对于运输类飞机，要求主驾驶和副驾驶的航向同时发生错误的概率小于10-7/小时。
航向数据一般来自惯性导航***。为了提高航向显示的完好性，通常的方法是通过增加硬件冗余的方法，改进惯性导航***设计，提高数据源的完好性，但这种方法会增加飞机研制成本。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种飞机航向数据源完好性监控方法，利用世界地磁场模型WMM和飞机备份仪表，对惯性导航***的完好性进行监控，在不增加硬件成本的前提下，提高飞机航向数据源的完好性，
本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
步骤(1)、计算飞机当前位置三维地磁场强度和磁差；
步骤(2)、利用磁差将备份仪表输出的磁航向转化为真航向；
步骤(3)、利用备份仪表测量三维地磁场强度；
步骤(4)、检测飞机是否存在机动，如果没有机动，则进行步骤(5)，否则返回步骤(1)；
步骤(5)如果步骤(1)计算的三维地磁场强度和步骤(3)备份仪表测量的三维地磁场强度差异小于设定的门限，则认为备份仪表输出的磁航向正确，进行步骤(6)，否则返回步骤(1)；
步骤(6)利用惯性导航***输出的真航向，和步骤(2)得到的真航向，生成航向残差，并对残差进行检验，以确定惯性导航***的航向是否满足完好性要求。
优选地，步骤(1)中，根据机载GPS接收机提供的经度、纬度、高度、时间信息，以及世界地磁场模型WMM，计算飞机当前位置的三维地磁场强度和磁差。
优选地，步骤(3)中，若备份仪表测量出的三维地磁场强度为载体坐标系，则将载体坐标系转换为地理坐标系。
优选地，步骤(4)中检测飞机是否存在机动的方法为判断备份仪表测量的三维加速度矢量和是否等于重力加速度。
附图说明
图1为飞机航向数据源完好性监控方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
为了降低飞机研制成本，本实施例所示的飞机航向数据源完好性监控方法是利用飞机备份仪表输出的航向，对惯性导航***输出的航向进行完好性监控，但飞机备份仪表输出的航向易受外界磁场干扰，需要对其进行检验，以排除干扰磁场的影响。世界地磁场模型WMM可以用来检验备份仪表磁航向的正确性。世界地磁场模型WMM是地球主磁场的数学模型，利用该模型可以计算全球任意位置点的地磁场特征量。由于地球主磁场的长期变化中含有不可预测的非线性变化，因此世界地磁场模型WMM每隔五年要做一次更新，更新结果由美国国家地球物理数据中心公布。
参见图1所示，飞机航向数据源完好性监控方法的具体步骤如下：
步骤(1)、计算飞机当前位置三维地磁场强度和磁差。根据机载GPS接收机提供的经度、纬度、高度、时间信息，以及美国国家地球物理数据中心公布的世界地磁场模型WMM，计算飞机当前位置的三维地磁场强度ME,MN，MU和磁差D。
步骤(2)、利用磁差D将备份仪表输出的磁航向ψM转化为真航向ψ：
ψ＝ψM-D。
步骤(3)、利用备份仪表测量三维地磁场强度。若备份仪表测量出的三维地磁场强度为载体坐标系三维地磁场强度MX,MY，MZ，则将载体坐标系转换为地理坐标系的三维地磁场强度M’E,M’N，M’U：
其中，θ、γ、ψ分别是备份仪表输出的俯仰角、横滚角、由备份仪表输出的磁航向转化得到的真航向。
步骤(4)、检测飞机是否存在机动，如果没有机动，则进行步骤(5)，否则返回步骤(1)。如果备份仪表测量的三维加速度矢量和等于重力加速度，即
则飞机没有机动。ax,ay,az为备份仪表测量的三维加速度,g为重力加速度,σx,σy,σz分别是备份仪表三维加速度测量噪声标准差。
步骤(5)如果步骤(1)计算的三维地磁场强度和步骤(3)备份仪表测量的三维地磁场强度差异小于设定的门限：
|ME-M’E|<3σE
|MN-M’N|<3σN
|MU-M’U|<3σU
则认为备份仪表输出的磁航向正确，进行步骤(6)，否则返回步骤(1)。σE、σN、σU分别是备份仪表的三维地磁传感器测量噪声标准差。
步骤(6)利用惯性导航***输出的真航向ψ’，和步骤(2)得到的真航向计算航向残差Δψ：
Δψ＝ψ’-ψ
如果
则判定惯性导航***的航向数据是错误的，同时向机组发出告警。其中 分别是惯性导航***和备份仪表输出航向的噪声方差。

Claims (4)

1.一种飞机航向数据源完好性监控方法，包含以下步骤：
步骤(1)、计算飞机当前位置三维地磁场强度和磁差；
步骤(2)、利用磁差将备份仪表输出的磁航向转化为真航向；
步骤(3)、利用备份仪表测量三维地磁场强度；
步骤(4)、检测飞机是否存在机动，如果没有机动，则进行步骤(5)，否则返回步骤(1)；
步骤(5)如果步骤(1)计算的三维地磁场强度和步骤(3)备份仪表测量的三维地磁场强度差异小于设定的门限，则认为备份仪表输出的磁航向正确，进行步骤(6)，否则返回步骤(1)；
步骤(6)利用惯性导航***输出的真航向，和步骤(2)得到的真航向，生成航向残差，并对残差进行检验，以确定惯性导航***的航向是否满足完好性要求。
2.根据权利要求1所述的一种飞机航向数据源完好性监控方法，其特征在于所述步骤(1)中，根据机载GPS接收机提供的经度、纬度、高度、时间信息，以及世界地磁场模型WMM，计算飞机当前位置的三维地磁场强度和磁差。
3.根据权利要求1所述的一种飞机航向数据源完好性监控方法，其特征在于所述步骤(3)中，若备份仪表测量出的三维地磁场强度为载体坐标系，则将载体坐标系转换为地理坐标系。
4.根据权利要求1所述的一种飞机航向数据源完好性监控方法，其特征在于所述步骤(4)中检测飞机是否存在机动的方法为判断备份仪表测量的三维加速度矢量和是否等于重力加速度。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101201627A (zh) * 2007-12-25 2008-06-18 北京航空航天大学 一种基于磁航向传感器的无人机航向自动修正方法
CN105651307A (zh) * 2014-11-14 2016-06-08 中国航空工业第六八研究所 一种改善航姿***航向精度和动态特性的方法
CN105651308A (zh) * 2014-11-14 2016-06-08 中国航空工业第六八研究所 一种激光捷联惯性导航***测试方法及***
CN105716610A (zh) * 2016-01-28 2016-06-29 北京航空航天大学 一种地磁场模型辅助的载体姿态和航向计算方法和***
CN205619938U (zh) * 2016-03-23 2016-10-05 深圳市南航电子工业有限公司 一种备份飞行显示器和一体化备份仪表
CN106525030A (zh) * 2015-09-10 2017-03-22 中国航空工业第六八研究所 一种导航***双余度控制及显示的方法
CN106789499A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 石家庄飞机工业有限责任公司 一种用于轻小型飞机的综合航电***
CN206332686U (zh) * 2016-12-12 2017-07-14 石家庄飞机工业有限责任公司 一种用于轻小型飞机的综合航电***

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101201627A (zh) * 2007-12-25 2008-06-18 北京航空航天大学 一种基于磁航向传感器的无人机航向自动修正方法
CN105651307A (zh) * 2014-11-14 2016-06-08 中国航空工业第六八研究所 一种改善航姿***航向精度和动态特性的方法
CN105651308A (zh) * 2014-11-14 2016-06-08 中国航空工业第六八研究所 一种激光捷联惯性导航***测试方法及***
CN106525030A (zh) * 2015-09-10 2017-03-22 中国航空工业第六八研究所 一种导航***双余度控制及显示的方法
CN105716610A (zh) * 2016-01-28 2016-06-29 北京航空航天大学 一种地磁场模型辅助的载体姿态和航向计算方法和***
CN205619938U (zh) * 2016-03-23 2016-10-05 深圳市南航电子工业有限公司 一种备份飞行显示器和一体化备份仪表
CN106789499A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 石家庄飞机工业有限责任公司 一种用于轻小型飞机的综合航电***
CN206332686U (zh) * 2016-12-12 2017-07-14 石家庄飞机工业有限责任公司 一种用于轻小型飞机的综合航电***

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卡尔曼滤波与组合导航原理: "《卡尔曼滤波与组合导航原理》", 30 May 2012 *
宫经宽等: "MEMS传感器在航空综合电子备份仪表中的应用", 《航空精密制造技术》 *
田佩等: "世界地磁模型在飞行管理***中的应用", 《航空科学技术》 *

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