CN110702144A - 一种飞机挂载验证捷联惯性与gps卫星组合导航系统的方法 - Google Patents

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周学武
李宇
盛启辉
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梁浩
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Abstract

本发明涉及一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的试验系统，包括组合导航系统计算机(1)、捷联惯性导航系统(2)、GPS卫星接收处理机(3)、GPS卫星接收天线(4)和开关(5)。还涉及一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的方法。本发明能有效解决模拟GPS卫星信号有无的问题，减少试验次数和费用，降低外场试验安全风险，提高试验效率，节约科研费用。

Description

一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的方法
技术领域
本发明属于导航系统试验技术，涉及飞行器捷联惯性与GPS卫星组合导航系统设计试验验证技术。
背景技术
捷联惯性与GPS卫星组合导航系统在研制阶段，需要进行大量的实物测试试验，对其组合策略、组合导航精度、纯惯性导航精度等性能指标进行考核验证。外场试验一般采用飞行器搭载组合导航系统来进行飞行试验方法，验证组合导航系统性能指标，该方法一次只能验证一种导航状态的精度，不能很好模拟真实飞行环境中GPS信号有无情况下捷联惯性与GPS卫星组合导航的组合策略和飞行性能，该方法费用高、效率低，效费比明显偏低，所以必须寻求一种类似真实飞行环境条件下对捷联惯性与GPS组合导航系统性能指标进行验证的方法。
发明内容
本发明的目的：
本发明的目的在于，寻求一种模拟飞行器在外场飞行试验环境下对捷联惯性与GPS卫星组合导航系统性能指标进行验证试验的方法，解决外场试验不能在飞行过程中模拟GPS卫星信号的有无问题。
本发明采取的技术方案为：
一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的试验系统，包括组合导航系统计算机1、捷联惯性导航系统2、GPS卫星接收处理机3、GPS卫星接收天线4和开关5；
其中，捷联惯性导航系统2、GPS卫星接收处理机3分别与组合导航系统计算机1相连，分别向组合导航系统计算机1提供惯性导航数据和GPS数据，GPS卫星接收天线4接收GPS卫星发来的GPS信号，GPS卫星接收处理机3与GPS卫星接收天线4之间通过开关5相连。
其特征在于，开关5为手动开关，通过人为控制开闭来实现GPS信号的接收与断开。
一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的方法，包括以下步骤：
1)将试验系统固定在飞机上；
2)飞机在飞行过程中，试验系统上电开始工作；
3)组合导航系统计算机1进行组合导航解算；
4)组合导航系统计算机1进行纯惯性导航解算；
5)根据测试需求，不断控制开关5的闭合与断开，来实现组合导航解算与纯惯性导航解算的功能切换；
6)对解算数据进行验证。
其特征在于，步骤1)中所述飞机为通用飞机，能对飞行器外场飞行环境进行模拟，并能人为对GPS信号进行物理切断与恢复。
其特征在于，步骤3)具体为，若开关5处于闭合状态，GPS卫星接收处理机3从GPS卫星接收天线4中获取GPS信号，组合导航系统计算机1通过接收捷联惯性导航系统2与GPS卫星接收处理机3的数据进行组合导航解算。
其特征在于，步骤4)具体为，若飞行过程中需要测试试验系统纯惯性飞行性能，则将开关5断开，从而断开卫星接收天线4与GPS卫星接收处理机3的连接线路，使GPS卫星接收处理机3不能获得有效的GPS卫星信号，从而不能进行GPS卫星导航信息解算，此时组合导航系统计算机1仅从捷联惯性导航系统2中获得数据，进行纯惯性导航解算。
其特征在于，步骤5)中测试需求为测试时间需求。
其特征在于，步骤6)具体为，根据试验要求使飞机在不同飞行条件下飞行，根据组合导航系统计算机1解算后的数据，判断是否满足设计指标要求，实现飞机挂载对捷联惯性与GPS卫星组合导航系统进行试验验证的目的。
本发明的有益效果：
本发明的方法，与传统的搭载飞行试验方法相比，能有效解决模拟GPS卫星信号有无的问题，一次试验可同时验证组合导航精度、纯惯性导航精度及纯惯性和组合导航的切换策略，减少试验次数和费用，降低外场试验安全风险，提高试验效率，节约科研费用。该试验方法的成功应用解决了纯惯性导航与组合导航验证途径，更符合飞行实际情况，通过低成本的挂载飞行试验极大提高了试验验证结果的置信度。
附图说明
图1为系统连接图
注：1：组合导航系统计算机；2：捷联惯性导航系统；3：GPS卫星接收处理机；4：GPS卫星接收天线；5：开关。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。
提出一种借助于通用(运五)飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的试验方法。通用(运五)飞机挂载可以很好解决飞行器外场飞行环境的模拟，包括速度、高度、位置，同时可人为对GPS信号进行物理切断与恢复，能很好验证组合导航精度、纯惯性导航精度以及纯惯性与组合导航的切换策略，同时可以解决外场试验飞行安全的不确定性。该方法可以模拟并验证实际飞行环境下组合导航系统性能指标，具有安全可靠、成本低、易于实现等特点。
如图1所示，根据图1连接试验系统，包括组合导航系统计算机1、捷联惯性导航系统2、GPS卫星接收处理机3、GPS卫星接收天线4和开关5；捷联惯性导航系统2、GPS卫星接收处理机3分别与组合导航系统计算机1相连，GPS卫星接收处理机3与GPS卫星接收天线4之间通过开关5相连。
试验开始后，试验系统固定在通用(运五)飞机上，飞机起飞后系统开始工作，当开关(5)处于闭合状态时，组合导航系统计算机(1)通过接收捷联惯性导航系统(2)与GPS卫星接收处理机(3)的数据进行组合导航解算，在通用(运五)飞机飞行过程中，根据试验需要断开开关(5)，人为断开GPS卫星接收天线(4)与GPS卫星接收处理机(3)的通信线路，使GPS卫星接收处理机(3)不能获得有效的GPS卫星信号，从而不能进行GPS卫星导航信息解算，此时组合导航系统计算机(1)只获得捷联惯性导航系统(2)的数据进行纯惯性导航解算，导航一段时间后接通开关(5)，接通GPS卫星接收天线(4)与GPS卫星接收处理机(3)的通信线路，使GPS卫星接收处理机(3)获得有效的GPS卫星信号并进行GPS卫星导航信息解算，组合导航系统计算机(1)重新获得GPS卫星接收处理机(3)的有效GPS数据后进行组合导航解算。根据试验要求使通用(运五)飞机在不同高度、不同速度、不同航向、大机动转弯、爬升、降高等条件下飞行，进行试验验证。根据试验数据判读是否满足设计指标要求，最终实现利用通用(运五)飞机挂载对捷联惯性与GPS卫星组合导航系统进行试验验证的目的。

Claims (8)

1.一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的试验系统，包括组合导航系统计算机(1)、捷联惯性导航系统(2)、GPS卫星接收处理机(3)、GPS卫星接收天线(4)和开关(5)；
其中，捷联惯性导航系统(2)、GPS卫星接收处理机(3)分别与组合导航系统计算机(1)相连，分别向组合导航系统计算机(1)提供惯性导航数据和GPS数据，GPS卫星接收天线(4)接收GPS卫星发来的GPS信号，GPS卫星接收处理机(3)与GPS卫星接收天线(4)之间通过开关(5)相连。
2.如权利要求1所述的一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的试验系统，其特征在于，开关(5)为手动开关，通过人为控制开闭来实现GPS信号的接收与断开。
3.一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的方法，采用如权利要求1-2中任意一项所述的一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的试验系统执行，具体包括以下步骤：
1)将试验系统固定在飞机上；
2)飞机在飞行过程中，试验系统上电开始工作；
3)组合导航系统计算机(1)进行组合导航解算；
4)组合导航系统计算机(1)进行纯惯性导航解算；
5)根据测试需求，不断控制开关(5)的闭合与断开，来实现组合导航解算与纯惯性导航解算的功能切换；
6)对解算数据进行验证。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述飞机为通用飞机，能对飞行器外场飞行环境进行模拟，并能人为对GPS信号进行物理切断与恢复。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3)具体为，若开关(5)处于闭合状态，GPS卫星接收处理机(3)从GPS卫星接收天线(4)中获取GPS信号，组合导航系统计算机(1)通过接收捷联惯性导航系统(2)与GPS卫星接收处理机(3)的数据进行组合导航解算。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤4)具体为，若飞行过程中需要测试试验系统纯惯性飞行性能，则将开关(5)断开，从而断开卫星接收天线(4)与GPS卫星接收处理机(3)的连接线路，使GPS卫星接收处理机(3)不能获得有效的GPS卫星信号，从而不能进行GPS卫星导航信息解算，此时组合导航系统计算机(1)仅从捷联惯性导航系统(2)中获得数据，进行纯惯性导航解算。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤5)中测试需求为测试时间需求。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤6)具体为，根据试验要求使飞机在不同飞行条件下飞行，根据组合导航系统计算机(1)解算后的数据，判断是否满足设计指标要求，实现飞机挂载对捷联惯性与GPS卫星组合导航系统进行试验验证的目的。
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