CN110207684B - 一种机载无线电罗盘外场自动校准系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空机载无线电罗盘系统领域，涉及一种机载无线电罗盘外场自动校准系统及方法。该系统包括：罗差自动校准处理器、逻辑接收与输出控制器和罗差补偿器接口；其中，罗差自动校准处理器与逻辑接收与输出控制器通信连接，逻辑接收与输出控制器与罗差补偿器接口通信连接，罗差补偿器接口与机载无线电接收机罗差补偿器通信连接。该发明降低了人工成本，显著提升了无线电罗盘外场罗差校准的效率，填补了机载无线电罗盘自动校准模式的空白。

Description

一种机载无线电罗盘外场自动校准系统及方法

技术领域

本发明属于航空机载无线电罗盘系统领域，涉及一种机载无线电罗盘外场自动校准系统及方法。

背景技术

国内、国外由于无线电罗盘的校准过程手工操作内容过多，一直没有完成自动校准技术方面的创新，虽然末端无线电罗盘方位的显示技术已经完全综合显示、电子显示，但是无线电罗盘的外场校准过程一直是手工操作。

发明内容

发明目的

本发明提供一种机载无线电罗盘外场自动校准系统及方法。该系统可以自成系统，也可以内嵌于任何具有计算、存储、控制等功能的显控处理机、电子飞行仪表EFIS，综合显示系统等系统内，系统由罗差自动校准处理器、控制显示器、逻辑接收与输出控制器三部分组成，完成无线电罗盘的自动校准能力，减轻校罗盘的劳动强度、缩短校准时间，提高校准效率，填补无线电罗盘外场自动校准技术上的空白。

发明内容

本发明提供一种机载无线电罗盘外场自动校准系统，包括：罗差自动校准处理器、逻辑接收与输出控制器和罗差补偿器接口；

其中，罗差自动校准处理器与逻辑接收与输出控制器通信连接，逻辑接收与输出控制器与罗差补偿器接口通信连接，罗差补偿器接口与机载无线电接收机罗差补偿器通信连接；

罗差自动校准处理器接收由无线电罗盘接收机输出的表征无线电罗盘指针指向的磁方位信号，接收航姿系统输出的磁航向信号，当收到罗盘校准指令有效后，首先进行安装差补偿和装订，对磁方位信号与磁航向信号进行比较，得到象限误差，根据象限误差选择逻辑接收与输出控制器输出逻辑控制指令，逻辑控制指令控制罗差补偿器接口将对应的机载无线电罗盘罗差补偿器的罗差补偿线补偿象限误差，以达到罗差补偿及装订的目的。

进一步的，所述系统还包括：控制显示器；

其中，控制显示器与罗差自动校准处理器通信连接；控制显示器用于提供如下功能：专用无线电罗差校准、装订控制显示，操作指令按键，发出无线电罗差校准指令，校准过程参数显示，校准程序控制、导航台磁方位角输入。

进一步的，逻辑控制指令共有6组代码，每组代码代表一个控制指令，供逻辑接收与输出控制器控制罗差补偿器不同的补偿线接通、接地或悬空，以达到罗差补偿的控制；6组代码的组合与不同判断层次的象限误差对应。

进一步的，控制显示器即能单独设置，也能内嵌于任何综合显示系统或电子飞行仪表EFIS内；导航台需至少距离无线电罗盘校准地点大于2公里。

进一步的，逻辑接收与输出控制器包括：逻辑接口模块、逻辑输出控制模块、继电器驱动模块和继电器组，当逻辑接收与输出控制器收到罗差自动处理器输出的控制代码时，逻辑接收与输出控制器便启动内部逻辑控制电路，触发相应的一个或一组继电器同时工作，使相应的无线电罗盘接收机罗差补偿器的象限罗差补偿线补偿象限罗差。

本发明提供一种机载无线电罗盘外场自动校准方法，包括：

飞机停止在设定的无线电0°地标线上时，对无线电罗盘进行安装差补偿和装订；

飞机左滑行360°转弯操作时，接收由无线电罗盘接收机输出的表征无线电罗盘指针指向的磁方位信号，接收航姿系统输出的磁航向信号；

当收到罗盘校准指令有效后，对磁方位信号与磁航向信号进行比较，得到象限误差；

对所有无线电罗盘方位进行相象限误差补偿和装订，显示补偿后的无线电罗盘指针指向角度。

进一步的，飞机停在设定的无线电0°地标线上时，对无线电罗盘进行安装差补偿和装订，包括：

接收由无线电罗盘接收机输出静止状态磁方位信号，接收航姿系统输出的静止状态磁航向信号；

比较静止状态磁方位信号和静止状态磁航向信号，得到安装误差；

对所有无线电罗盘方位进行安装差补偿和装订。

进一步的，对所有无线电罗盘方位进行相象限误差补偿和装订包括：

当无线电罗盘指针指向预设方位时，自动进行当前象限误差计算；

根据象限误差的判断层次和逻辑代码的对应关系，确定与当前象限误差对应的代码或代码组合；

根据对应的代码或代码组合控制罗差补偿器中相应罗差补偿线补偿当前象限误差。

在预设方位的象限误差补偿完毕后，自动进行罗差复查。

进一步的，在预设范围象限误差补偿完毕后，自动罗差复查同时，所述方法还包括：

当无线电罗盘指针指示其他预设方位时，自动检查其他方位的象限误差，如果象限误差处于允许范围，则为合格，并完成罗差装订，否则，系统会重复上述步骤，直到象限误差符合要求为止。

进一步的，判断层次包括：

象限误差大于16°的第一个层次；象限误差在8°至15°之间的第二个层次；象限误差在4°至7°之间的第三层次，各个层次的罗差算法和补偿方法根据不同型号和制造厂的机载无线电罗盘接收机特点进行预设和数据装载。

发明的优点：

该发明提供一种机载无线电罗盘外场自动校准系统及方法，利用在任何一固定地点无线电罗盘指针跟踪导航台磁方位角的规律，并采用自动安装差补偿、象限误差控制及补偿技术，减少了校准时间，降低了人工成本，显著提升了无线电罗盘外场罗差校准的效率，填补了机载无线电罗盘自动校准模式的空白，且该发明消除安装差和象限罗差，保证系统的使用精度。

附图说明

图1是本发明提供的一种机载无线电罗盘外场自动校准系统的总图；

图2是无线电方位跟踪磁方位关系图；

图3是本发明一种机载无线电罗盘外场自动校准方法的调试图。

具体实施方式

本发明提供一种机载无线电罗盘外场自动校准系统，主要由罗差自动校准处理器、控制显示器、逻辑接收与输出控制器及罗差补偿器接口组成，见图1。罗差自动校准处理器是本专利的核心部件，与控制显示器、逻辑接收与输出控制器连接，并接收由无线电罗盘接收机输出的无线电罗盘方位信号(即表征无线电罗盘指针指向的磁方位信号)，航姿系统输出的磁航向信号，当收到控制显示器的罗盘校准指令有效后，立即启动既定的程序对无线电罗盘方位信号与航姿系统输出的磁航向信号的角度进行比较，计算出象限误差，在此之前，首先进行安装差补偿和装订，然后通过逻辑接收与输出控制器输出逻辑控制指令控制罗差补偿器不同的补偿线短接或接地来实现象限误差补偿及装订的目的。该逻辑控制指令共有6组代码，每组代码代表一个控制指令，如000至101等，也可以是其他形式的编码，供逻辑接收与输出控制器控制罗差补偿器不同的补偿线接通或接地，以达到罗差补偿的控制。

这6组代码也可以根据不同的无线电罗盘罗差补偿器的特点进行定义，如把任意1个、2个，或2组、3组罗差补偿线接地和短接来达到罗差补偿的目的。也可以定义为控制1个或2个可变电阻(电感或电容)值的变化来达到不同种类、不同型号无线电罗盘罗差补偿的目的。

其中，控制显示器与罗差自动校准处理器连接，主要作用是提供专用无线电罗差校准、装订控制显示，操作指令按键，发出无线电罗差校准指令，校准过程参数显示，校准程序控制、导航台磁方位角输入等，该控制显示器可以单独设置，也可以内嵌于任何综合显示系统或电子飞行仪表EFIS内。

其中，逻辑接收与输出控制器与罗差自动校准处理器、罗差补偿器接口连接，逻辑接收与输出控制器主要由逻辑接口模块、逻辑输出控制模块、继电器驱动模块和继电器组等组成，当逻辑接收与输出控制器收到罗差自动处理器输出控制代码时，逻辑接收与输出控制器便启动内部逻辑控制电路，触发相应的一个或一组继电器同时工作，使相应的无线电罗盘接收机罗差补偿器的象限罗差补偿线接地，达到补偿象限罗差的目的。

其中，自动罗盘校准的核心思路是在某一固定点的罗盘指针指示始终跟踪该点的导航台磁方位角，即无线电罗盘的指示方位与导航台磁方位之间一一对应的跟踪关系，如附图2所示，具体跟踪关系如下：

1)附图2中的图(1)位置是飞机航向在4、2象限，此时导航台磁航向角为α，附图2中的图(3)ADF指针指示为α，该角度即是飞机航向对准导航台时，无线电罗盘指针指向的导航台磁方位角；ADF指针指示角即为无线电罗盘方位信号对应的角度。

2)转动飞机，使飞机在原地转圈，当飞机转到附图2中的图(2)位置是飞机航向在1、3象限，此时飞机已经原地转了β角，飞机在转动的过程中，我们发现，此时无线电罗盘指针指向的导航台磁航向角一直是α，即飞机右转，磁方位角度同步左转，ADF指针一直指向无线电罗盘导航台方向，也同步左转。

3)当飞机从附图2中的图(1)位置转到附图2中的图(2)位置过程中，附图2中的图(3)中的罗盘指示器中的罗盘卡和无线电罗盘指针ADF几乎同步左转，相对位置几乎固定(有象限误差时，指示的误差角就是象限误差)。

4)从附图2可以看出，根据无线电罗盘指针跟踪导航台磁方位角的关系，通过设置软件程序和算法，就可以轻松地计算出象限误差，并控制罗差补偿器实现罗差补偿功能，从而实现无线电罗盘的自动校准。

5)导航台磁方位角的确定，以飞机所在的位置的磁北方向为基准，顺时针转到导航台与飞机之间的连线之间的夹角，即飞机观察导航台的方向，该点与选择校准罗盘的地点有关，一般导航台都是固定的，即在机场跑道延长线的某一固定位置，因此一旦校准罗盘的地点确定了，导航台磁方位角也就确定了。附图2中的α角就是导航台磁方位角，即无线电0°方位。

本发明的操作方法如下：

1准备工作

1)完成无线电罗盘通电和功能检查，确保无线电罗盘正常工作。

2)由于本校准程序需要磁航向信息，因此需要航姿系统罗差校准完毕之后进行。

3)选择一个距离无线电罗盘校准地点大于2公里的导航台(有远台，不选择近台)，这样飞机在原地转弯的时候，转弯半径对罗盘误差的影响可以忽略不计。

2安装差调整

1)将飞机对准导航台，并使飞机停止在设定的地标位置上，一般选择预先在地面测绘好的无线电0°地标线上。

2)将飞机前轮转弯波轮置于左极限位置并锁定；

3)在控制显示器上按压罗盘校准键，进入无线电罗盘校准画面，按压一下校准开始按钮，此时飞机会自动进入校准程序，系统提示是否在无线电0°方位，若是，按压确认键，系统会提示装订导航台磁方位角(即图2中的α角)，该角度根据校罗盘的地点可以在导航台建设图纸上测绘或查到，装订完成后，系统立即会立即显示无线电罗盘的安装差，并自动在所有无线电罗盘方位上进行自动装订安装差，即在所有无线电罗盘的方位角上去掉安装差，使无线电0°误差在0.5°范围内，装订完成后，会显示装订成功字样的信息；

3象限误差调整

1)安装差装订完后，系统会提示是否继续，按压一下继续按钮，松开飞机刹车，推油门，进行飞机左滑行转弯操作，直到转弯超过360°为止，无线电罗盘自动校准处理器会在预设方位(45°)时，自动进行象限误差计算，并向逻辑接收与输出控制器输出控制信号，即六组逻辑代码中的一个代码或组合代码，逻辑接收与输出控制器会根据代码进行解算、输出逻辑控制指令，控制相应继电器吸合，使罗差补偿器中的5条罗差补偿线中的对应补偿线或其组合补偿线接地，此时45°角的罗差立即会被消除，显示数值补偿至误差允许范围内；

2)象限误差的补偿一般分为三个判断层次，第一个层次是象限误差大于16°时，按照象限误差的补偿值梯度，会控制1条或几条象限误差补偿线接地或短接，如AG600飞机无线电罗盘象限误差为20°时，需要47号、42号(相对于图1中的c和e，下同)补偿线同时接地正好补偿20°象限误差，若是国产WL-9等系列罗盘时，则需要罗差补偿器中的将一组或几组补偿线短接来完成20°象限误差补偿(具体短接信息见WL-9罗盘罗差补偿线接口定义，下同)，若是美国King公司生产的K系列无线电罗盘，如KR196、KR87等无线电罗盘，则需要控制罗差补偿器中的电阻(或电感、电容)的大小(具体见相应型号罗盘的罗差补偿器补偿线接口定义，下同)来完成20°罗差补偿，以下校准方法类同；第二个层次是象限误差大于8°时(即8°至15°间)，按照象限误差的补偿值梯度，会控制1条或几条象限误差补偿线接地或短接；第三个层次是象限误差大于4°时(即4°至7°间)，按照象限误差的补偿值梯度，会控制1条或几条象限误差补偿线接地或短接。

3)在45°的象限误差补偿完毕后，系统会自动执行8点罗差复查程序，同时，在飞机转弯经过其他预设方位(例如135°、225°、315°三个方位)时，系统会自动检查三个方位的象限误差，如果象限误差不超出±3°允许范围，则为合格，系统会显示象限误差装订完成字样，并完成罗差装订，否则，系统会重复上述步骤，直到象限误差符合要求为止。

4罗差复查程序

1)按压一下无线电罗盘自动校准显示画面上的罗差复查按钮，罗差自动校准处理器自动进入12电子罗盘场罗差复查程序，进行罗差复查。

2)松开飞机刹车，推油门，进行飞机滑行左转弯操作，转弯超过360°即可，罗盘自动校准系统会自动在磁方位0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°进行罗差复查，如果在0°、180°无线电罗盘方位误差不大于±0.5°；其他无线电罗盘方位误差不大于±3°，则合格，并完成最终罗差装订，系统会输出无线电罗盘校准结束字样，否则需要执行第3条程序进行重新校准。

Claims (5)

1.一种机载无线电罗盘外场自动校准方法，其特征在于，应用于机载无线电罗盘外场自动校准系统，该系统包括：罗差自动校准处理器、逻辑接收与输出控制器、罗差补偿器接口；其中，罗差自动校准处理器与逻辑接收与输出控制器通信连接，逻辑接收与输出控制器与罗差补偿器接口通信连接，罗差补偿器接口与机载无线电接收机罗差补偿器通信连接；罗差自动校准处理器接收由无线电罗盘接收机输出的表征无线电罗盘指针指向的磁方位信号，接收航姿系统输出的磁航向信号，当收到罗盘校准指令有效后，首先进行安装差补偿和装订，对磁方位信号与磁航向信号进行比较，得到象限误差，根据象限误差选择逻辑接收与输出控制器输出逻辑控制指令，逻辑控制指令控制罗差补偿器接口将对应的机载无线电罗盘罗差补偿器的罗差补偿线补偿象限误差，以达到罗差补偿及装订的目的，该方法包括：

步骤1、飞机停止在设定的无线电0°地标线上时，对无线电罗盘进行安装差补偿和装订；

步骤2、飞机左滑行360°转弯操作时，接收由无线电罗盘接收机输出的表征无线电罗盘指针指向的磁方位信号，接收航姿系统输出的磁航向信号；

步骤3、当收到罗盘校准指令有效后，对磁方位信号与磁航向信号进行比较，得到象限误差；

步骤4、对所有无线电罗盘方位进行相象限误差补偿和装订，显示补偿后的无线电罗盘指针指向角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，飞机停在设定的无线电0°地标线上时，对无线电罗盘进行安装差补偿和装订，包括：

接收由无线电罗盘接收机输出静止状态磁方位信号，接收航姿系统输出的静止状态磁航向信号；

比较静止状态磁方位信号和静止状态磁航向信号，得到安装误差；

对所有无线电罗盘方位进行安装差补偿和装订。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所有无线电罗盘方位进行相象限误差补偿和装订包括：

当无线电罗盘指针指向预设方位时，自动进行当前象限误差计算；

根据象限误差的判断层次和逻辑代码的对应关系，确定与当前象限误差对应的代码或代码组合；

根据对应的代码或代码组合控制罗差补偿器中相应罗差补偿线补偿当前象限误差；

在预设方位的象限误差补偿完毕后，自动进行罗差复查。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在预设范围象限误差补偿完毕后，自动罗差复查同时，所述方法还包括：

当无线电罗盘指针指示其他预设方位时，自动检查其他方位的象限误差，如果象限误差处于允许范围，则为合格，并完成罗差装订，否则，系统会重复上述步骤1-4，直到象限误差符合要求为止。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，判断层次包括：

象限误差大于16°的第一个层次；象限误差在8°至15°之间的第二个层次；象限误差在4°至7°之间的第三层次，各个层次的罗差算法和补偿方法根据不同型号和制造厂的机载无线电罗盘接收机特点进行预设和数据装载。

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