CN114184184A - 一种飞机磁罗盘的罗差校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞机磁罗盘罗差校准领域，具体是一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其具体步骤如下：S1：寻找场地；S2：安装导航系统；S3：导航系统部件分布；S4：通过惯性/卫星组合导航系统自动寻北；S5：γ夹角与飞机座舱内磁罗盘上航向角相比较的差值，利用惯性/卫星组合导航系统具备的自动寻北的特性，再通过计算机的定向算法可以实时高精度地测量出飞机的轴线与地球正北方向的夹角即真航向角，再加上本地的磁差角得出飞机的磁航向角γ，即即磁航向,通过调整飞机上磁罗盘读出的磁航向角度γ′,使得两者的差值(γ‑γ′)为零，即完成飞机磁罗盘的校准，即可在不需要借助外界参照物的条件下完成飞机磁罗盘校准。
Description
技术领域
本发明涉及飞机磁罗盘罗差校准领域，具体是一种飞机磁罗盘的罗差校准方法。
背景技术
目前，飞机校磁罗盘罗差时都是在罗盘场进行。罗盘场必须具备在距离罗盘场中心≥1000米远处有一个细高的地面固定建筑物，通常是烟囱或铁塔等，如图1所示，作为参照物，再测量罗盘场中心到参照物连线与地球磁北N方向的夹角β。当飞机绕罗盘场中心水平旋转时，通过安装的飞机轴线上的一个电子经纬仪测量出参照物和罗盘场中心连线与地球磁北N方向的夹角α，得到飞机纵轴线与真北方向N的夹角(真航角)再加上本地的磁差角就可以得出γ(γ＝α+β)(β＝真航角+本地的磁差角)，即磁航向角，通过计算出的航向角与飞机座舱内指示磁航向角的差值进行校准。利用罗盘场校准飞机磁罗盘存在以下缺点：
1、需要一个特定位置的罗盘场，罗盘场必须在距离罗盘场中心≥1000米远处有一个细高的地面固定建筑物，通常是烟囱或铁塔等作为参照物，并要求预先测量出罗盘场中心与参照物连线和地球磁北N方向的夹角β。
2、对环境的要求：校罗盘时能见度要好，人员通过电子经纬仪能精准地观测1000米外固定建筑物。
随着城市化建设的需要，新建的高大建筑不断涌现，罗盘场旁边的参照物容易被遮挡。罗盘场周围1000米无高大建筑物也所越来越难以寻觅，尤其是象烟囱等正逐步退出历史舞台，缺少参照物会导致罗盘场无法使用；另外如果遇到能见度不好的天气，因看不见距离不小于1000米固定建筑物也会影响飞机罗盘校准工作的顺利进行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种飞机磁罗盘的罗差校准方法。
一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其具体步骤如下：
S1：寻找场地：寻找一种受环境制约小的空旷场地完成飞机磁罗盘校准；
S2：安装导航系统：飞机校罗盘时，在与飞机纵轴线相平行的位置上安装一个导航系统；
S3：导航系统部件分布：在固定架两端分别固定卫星前天线、卫星后天线，在卫星前天线、卫星后天线中间位置处安装惯性敏感元件；
S4：通过惯性/卫星组合导航系统自动寻北，再利用计算机的定向算法实时高精度地测量出两端固定卫星天线的连线与地球磁北N方向夹角γ，γ夹角就是飞机的磁航向角；
S5：γ夹角与飞机座舱内磁罗盘上航向角相比较的差值，完成飞机磁罗盘的校准工作。
所述的步骤S1中的环境条件包括场地、能见度、目标参照物。
所述的步骤S1中的场所需要能接收到BD/GPS/GLONASS/GALILEO卫星信号。
所述的步骤S2中的飞机纵轴线相平行的位置即飞机的背鳍处。
所述的步骤S2中的导航系统为惯性/卫星组合。
所述的步骤S4中的固定卫星天线的连线即飞机的纵轴线。
所述的步骤S5中通过相比较的差值得到公式：罗盘上航向角相比较的差值＝罗盘指示-(真航向+磁差)。
本发明的有益效果是：利用惯性/卫星组合导航系统具备的自动寻北的特性，再通过计算机的定向算法可以实时高精度地测量出飞机的轴线与地球磁北N方向夹角γ，完成飞机磁罗盘的校准，在不需要借助外界参照物的条件下，可以在一种受环境制约较小的地方完成飞机磁罗盘校准，使得飞机磁罗盘校准的操作方法操作大为简便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的传统飞机在罗盘场磁罗盘罗差校准方法示意图；
图2为本发明的人眼瞄准地面固定建筑物的电子经纬仪示意图；
图3为本发明的使用惯性/卫星组合导航系统飞机磁罗盘罗差校准方法示意图；
图4为本发明的惯性/卫星组合导航系统安装示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图4所示，一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其具体步骤如下：
S1：寻找场地：寻找一种受环境制约小的空旷场地完成飞机磁罗盘校准；
S2：安装导航系统：飞机校罗盘时，在与飞机纵轴线相平行的位置上安装一个导航系统；
S3：导航系统部件分布：在固定架3两端分别固定卫星前天线2、卫星后天线5，在卫星前天线2、卫星后天线5中间位置处安装惯性敏感元件4；
S4：通过惯性/卫星组合导航系统自动寻北，再利用计算机的定向算法实时高精度地测量出两端固定卫星天线的连线与地球磁北N方向夹角γ，γ夹角就是飞机的磁航向角；
S5：γ夹角与飞机座舱内磁罗盘上航向角相比较的差值，完成飞机磁罗盘的校准工作。
以1米基线为主，当两个卫星天线相距1米时，测量精度是0.05°，当两个卫星天线相距2米时，测量精度是0.05°/2＝0.025°，两个卫星天线相距越远测量的角度精度越高。
如图4所示，将卫星前天线2、卫星后天线5固定在一个固定架3上，形成一个“惯性/卫星组合导航系统”，将该系统安装在与飞机纵轴线相平行的位置上，当飞机在地面进行旋转时，地面人员可以利用“惯性/卫星组合导航系统”的软件读出飞机纵轴线与地球磁北N航向的夹角γ，即：磁航向角，再通过与飞机座舱内磁罗盘上航向角相比较的差值，完成飞机磁罗盘的校准工作，该方法不需要借助外界参照物的条件下，在能收到BD/GPS/GLONASS/GALILEO卫星信号的地方、任何天气的条件下都能够完成飞机磁罗盘的校准。
如图1和图2所示，传统飞机在罗盘场磁罗盘罗差校准方法：需要在一个建设好专用罗盘场进行，在建设罗盘场时要并测量出距离罗盘场中心和电影≥1000米地面固定建筑物连线与大地真北方向N的夹角β，飞机校罗盘时，在飞机的中心线上安装好一个电子经纬仪，当飞机在罗盘场转动转动到与地面固定建筑物夹角为α时，见图2，通过安装飞机上的电子经纬仪观测地面固定建筑物和飞机纵轴线夹角测得，通过计算出飞机的航向角γ(γ＝α+β)与飞机座舱内指示的航向角γ进行对比，完成飞机磁罗盘罗差的校准工作。
所述的步骤S1中的环境条件包括场地、能见度、目标参照物。
利用惯性/卫星组合导航系统具备的自动寻北的特性，再通过计算机的定向算法可以实时高精度地测量出飞机的轴线与地球磁北N方向夹角γ，完成飞机磁罗盘的校准，在不需要借助外界参照物的条件下，可以在一种受环境制约较小的地方完成飞机磁罗盘校准，使得飞机磁罗盘校准的操作方法操作大为简便。
所述的计算机的定向算法是通过接收机发来的信息根据卫星接收天线间距离不变的条件求解两点连线与正北的夹角。
所述的步骤S1中的场所需要能接收到BD/GPS/GLONASS/GALILEO卫星信号。
所述的步骤S2中的飞机纵轴线相平行的位置即飞机的背鳍处。
卫星前天线2、卫星后天线5、固定架3安装在与飞机纵轴线相平行的位置上，当飞机进行水平旋转时，该系统可以实时指示出飞机纵轴线与地球磁北N方向夹角，即航向角γ。
读出飞机航向角既可以读出飞机航向角的绝对值：飞机纵轴线与地球磁北N方向夹角γ；又可以读出飞机航向角的相对值：任意一点设为零后，能够读出飞机再进行旋转后的角度。
所述的步骤S2中的导航系统为惯性/卫星组合。
所述的步骤S4中的固定卫星天线的连线即飞机的纵轴线。
图2的附图标记A为人眼，B为电子经纬仪。
图3的附图标记C为惯性/卫星组合导航系统。
所述的步骤S5中通过相比较的差值得到公式：罗盘上航向角相比较的差值＝罗盘指示-(真航向+磁差)。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其特征在于：其具体步骤如下：
S1：寻找场地：寻找一种受环境制约小的空旷场地完成飞机磁罗盘校准；
S2：安装导航系统：飞机校罗盘时，在与飞机纵轴线相平行的位置上安装一个导航系统；
S3：导航系统部件分布：在固定架(3)两端分别固定卫星前天线(2)、卫星后天线(5)，在卫星前天线(2)、卫星后天线(5)中间位置处安装惯性敏感元件(4)；
S4：通过惯性/卫星组合导航系统自动寻北，再利用计算机的定向算法实时高精度地测量出两端固定卫星天线的连线与地球正北方向夹角，即真航向，再加上本地磁差就可得出地球磁北N，即真航向+本地磁差的方向夹角γ，γ夹角就是飞机的磁航向角；
S5：γ夹角与飞机座舱内磁罗盘上航向角相比较的差值，完成飞机磁罗盘的校准工作。
2.根据权利要求1所述的一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其特征在于：所述的步骤S1中的环境条件包括场地、能见度、目标参照物。
3.根据权利要求1所述的一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其特征在于：所述的步骤S1中的场所需要能接收到BD/GPS/GLONASS/GALILEO卫星信号。
4.根据权利要求1所述的一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其特征在于：所述的步骤S2中的飞机纵轴线相平行的位置即飞机的背鳍处。
5.根据权利要求1所述的一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其特征在于：所述的步骤S2中的导航系统为惯性/卫星组合。
6.根据权利要求1所述的一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其特征在于：所述的步骤S4中的固定卫星天线的连线即飞机的纵轴线。
7.根据权利要求1所述的一种飞机磁罗盘的罗差校准方法，其特征在于：所述的步骤S5中通过相比较的差值得到公式：罗盘上航向角相比较的差值＝罗盘指示-(真航向+磁差)，当调整飞机上的罗盘指示值使得罗盘上航向角相比较的差值为零时即完成飞机磁罗盘的校准工作。
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