CN112762931A - 一种基于光纤航姿系统的智能导航方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，所述的光纤航姿系统包括惯性测量单元和MCU，以及航空插头接口，所述的惯性测量单元和MCU连接，所述的MCU通过CAN总线、以及RS232/422串口连接到航空插头接口，与外部的航空插座连接，用于接收外部飞控计算机系统的GPS和大气机数据；所述的导航方法包括纯惯性模式和组合模式，具体为：当运行在纯惯性模式时，光纤航姿系统独立运行，工作在纯惯性模式中，此时其完全依据其内置的惯性测量单元的陀螺体和加速度计实现姿态角的解算；当运行在组合模式时，光纤航姿系统与飞控计算机联合运行，接收到飞控计算机发送的GPS数据和大气机数据。本发明具备低成本、高可靠、串行通信接口和CAN总线接口并存的优势。
Description
技术领域
本发明属于电子工程和计算机科学领域，具体涉及一种基于光纤航姿系统的智能导航方法。
背景技术
光纤航姿能够实时感测飞行运动过程中飞机的三轴角速率、三轴加速度，并将感测到的实时信息进行解算，得到飞机的姿态角，但是传统的光纤航姿系统成本高、工作模式单一导致可靠性低、与飞控计算机的通讯接口单一。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，与传统的光纤惯导相比，具备低成本、高可靠、串行通信接口和CAN总线接口并存的优势。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，所述的光纤航姿系统包括惯性测量单元和MCU，以及航空插头接口，所述的惯性测量单元和MCU连接，所述的MCU通过CAN总线、以及RS232/422串口连接到航空插头接口，与外部的航空插座连接，用于接收外部飞控计算机系统的GPS和大气机数据；所述的导航方法包括纯惯性模式和组合模式，具体为：
当运行在纯惯性模式时，光纤航姿系统独立运行，工作在纯惯性模式中，此时其完全依据其内置的惯性测量单元的陀螺体和加速度计实现姿态角的解算；
当运行在组合模式时，光纤航姿系统与飞控计算机联合运行，接收到飞控计算机发送的GPS数据和大气机数据；
所述的纯惯性模式和组合模式是由飞控机向光纤航姿系统发送工作模式命令字，实现工作模式的人工控制；所述工作模式命令字包括“自动”、“纯惯性”、“GPS组合”、“大气组合”、“GPS/大气组合”。
进一步的，当工作模式命令字为“自动”时，光纤航姿自动以最优组合方式进行解算，即：如果有GPS数据时采用GPS和惯性测量组合方式，如有大气数据时采用大气和惯性测量组合方式，GPS数据和大气数据都没有时自动进入纯惯性方式。
进一步的，根据信息源的不同，组合模式细分为：GPS组合、大气组合、GPS/大气组合。
进一步的，其中的CAN总线采用2路冗余的CAN总线。
进一步的，MCU采集惯性测量单元传感器中的数据，采集的方式取决于传感器的接口形式，并借助MCU中内置的滤波算法对数据进行处理后获取得到当前的状态信息，再以数据帧结构实时的将飞行器状态信息发送到RS422串行接口，同时也将姿态角、姿态角速率以及加速度信息进行CAN信息编码后发送到2路CAN总线上。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)低成本。光纤航姿的设计从飞控系统的需求出发，以解决实际控制系统的应用为目的，精度指标选取适中，极大的降低惯性元器件的成本。
(2)高可靠性。光纤航姿具备纯惯性工作模式和组合导航模式，纯惯性模式下能够保证系统在30分钟内的稳定特性。光纤航姿支持与大气机或者GPS的组合导航模式，组合模式多样化，保证系统的高可靠性。
(3)串行通信接口和CAN总线接口并存。双路冗余CAN总线的设计进一步提升系统可靠性，并为用户提供一种更为方便的通信接口。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明涉及一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，其中，光纤航姿系统结构框图如图1所示。所述的光纤航姿系统包括惯性测量单元和MCU，以及航空插头接口，所述的惯性测量单元和MCU连接，所述的MCU通过CAN总线、以及RS232/422串口连接到航空插头接口，与外部的航空插座连接，用于接收外部飞控计算机系统的GPS和大气机数据；
所述的导航方法包括纯惯性模式和组合模式，具体为：
当运行在纯惯性模式时，光纤航姿系统独立运行，工作在纯惯性模式中，此时其完全依据其内置的惯性测量单元的陀螺体和加速度计实现姿态角的解算；
当运行在组合模式时，光纤航姿系统与飞控计算机联合运行，接收到飞控计算机发送的GPS数据和大气机数据；
所述的纯惯性模式和组合模式是由飞控机向光纤航姿系统发送工作模式命令字，实现工作模式的人工控制；所述工作模式命令字包括“自动”、“纯惯性”、“GPS组合”、“大气组合”、“GPS/大气组合”。
进一步的，当工作模式命令字为“自动”时，光纤航姿自动以最优组合方式进行解算，即：如果有GPS数据时采用GPS和惯性测量组合方式，如有大气数据时采用大气和惯性测量组合方式，GPS数据和大气数据都没有时自动进入纯惯性方式。
进一步的，根据信息源的不同，组合模式细分为：GPS组合、大气组合、GPS/大气组合。
无论工作在哪种模式，光纤航姿都要输出姿态角的精度因子，并建立精度因子与姿态角实际偏差的关系对照表。当实际姿态角偏差较大时，可根据精度因子做出相关的应急处理流程。
如图1所示，MCU采集惯性测量单元传感器中的数据，采集的方式取决于传感器的接口形式，并借助MCU中内置的滤波算法对数据进行处理后获取得到当前的状态信息，再以约定的数据帧结构实时的将飞行器状态信息发送到RS422串行接口，同时也将姿态角、姿态角速率以及加速度信息进行CAN信息编码后发送到2路CAN总线上。
综上所述，本发明公开了一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，与传统的光纤惯导相比，具备低成本、高可靠、串行通信接口和CAN总线接口并存的优势。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，其特征在于：所述的光纤航姿系统包括惯性测量单元和MCU，以及航空插头接口，所述的惯性测量单元和MCU连接，所述的MCU通过CAN总线、以及RS232/422串口连接到航空插头接口，与外部的航空插座连接，用于接收外部飞控计算机系统的GPS和大气机数据；所述的导航方法包括纯惯性模式和组合模式，具体为：
当运行在纯惯性模式时，光纤航姿系统独立运行，工作在纯惯性模式中，此时其完全依据其内置的惯性测量单元的陀螺体和加速度计实现姿态角的解算；
当运行在组合模式时，光纤航姿系统与飞控计算机联合运行，接收到飞控计算机发送的GPS数据和大气机数据；
所述的纯惯性模式和组合模式是由飞控机向光纤航姿系统发送工作模式命令字，实现工作模式的人工控制；所述工作模式命令字包括“自动”、“纯惯性”、“GPS组合”、“大气组合”、“GPS/大气组合”。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，其特征在于：
当工作模式命令字为“自动”时，光纤航姿自动以最优组合方式进行解算，即：如果有GPS数据时采用GPS和惯性测量组合方式，如有大气数据时采用大气和惯性测量组合方式，GPS数据和大气数据都没有时自动进入纯惯性方式。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，其特征在于：
根据信息源的不同，组合模式细分为：GPS组合、大气组合、GPS/大气组合。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，其特征在于：
其中的CAN总线采用2路冗余的CAN总线。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤航姿系统的智能导航方法，其特征在于：
MCU采集惯性测量单元传感器中的数据，采集的方式取决于传感器的接口形式，并借助MCU中内置的滤波算法对数据进行处理后获取得到当前的状态信息，再以数据帧结构实时的将飞行器状态信息发送到RS422串行接口，同时也将姿态角、姿态角速率以及加速度信息进行CAN信息编码后发送到2路CAN总线上。
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