CN114964305A - 一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法 - Google Patents

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王彦卿
王双甲
胡玉龙
宫珏
耿澄浩
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Abstract

本发明提出了一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法。该方法包括：建立定量仿真模块并设计飞行轨迹；利用飞行轨迹正向模拟，获得包括加计、陀螺、大气和GPS输出的全套导航数据；对全套导航数据进行物理仿真；对导航数据进行同步；将同步后的物理信号加载至被测惯导；惯导对物理信号进行计算并输出导航信息，比对系统输出导航数据的有效性和正确性。本发明减轻了工作负担，增加了测试验证效率及正确率；通用性强，提高了软件的质量和可靠性。

Description

一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法
技术领域
本发明涉及多源数据融合功能的验证方法，尤其是涉及一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法。
背景技术
随着我国民用航空领域技术的发展，对飞机的安全性等级要求的越来越高。而惯导系统作为飞机的重要功能组成部件，其功能的稳定性以及正确性与飞行安全紧密相关。
发明内容
本发明的目的是：设计一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法。针对民用航空需求以及适航标准开展惯导系统技术研究，掌握多系统信息融合技术，设计、研发验证样机产品，提高系统的技术成熟度。
本发明的技术方案是：本发明提供了一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法。
针对飞机类型建模实现相应飞行轨迹，同时也可修改建模类型符合用户需求。利用模拟飞行的方式，拟合出一组与实际的飞行轨迹最为贴近的数据，再将当前模飞的数据转化为物理信号，并进行双层级信号源同步方法对物理信号进行同步，最后将模飞的轨迹与被测试设备的轨迹相比较验证该测试验证方法的正确性与有效性。
具体包括如下步骤：
S1：建立定量仿真模块并设计飞行轨迹；
S2：利用飞行轨迹正向模拟，获得包括加计、陀螺、大气和GPS输出的全
套导航数据；
S3：利用mems传感器模型、大气传感器模型和GPS仿真器模拟输出仿真
数据信号，对数据信号进行物理仿真并进行信号同步；
S4：将同步后的物理信号加载至被测惯导；
S5：被测惯导对物理信号进行计算并输出导航信息，比对模拟飞行与被测惯导系统输出导航数据的有效性和正确性。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，需模拟多种机型在各种不同环境下的飞行轨迹，或根据现实中的实际情况将相关参数设计到模型系统里，用模飞结果与实际结果对比来验证被测惯导系统模型的仿真效果。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，所述飞行轨迹设置所述定量仿真模块通过设置初始参数与轨迹参数输出导航误差和轨迹参数。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，所述初始参数包括初始位置、初始姿态、计算周期、存储数据周期、总仿真时间、陀螺漂移、加计零位、安装偏角。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，所述轨迹参数包括时间、机体机速度、角速度。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S2中通过模飞单元得到陀螺漂移、陀螺刻度系数、加计零位、加计刻度系数、安装偏角、初始姿态、航向的理论值。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S2中加载用户预设好的多个误差源，将用户指定的误差源与理论值相叠加，控制仿真模块将值传递给GPADAHRS系统；采集GPADAHRS系统输出的陀螺漂移、陀螺刻度系数、加计零位、加计刻度系数、安装偏角、初始姿态、航向等的值。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S3中，具体包括如下步骤：利用微时统单元对陀螺、加计、GPS和大气输出的数据进行第一级同步，再利用反馈对比进行二级同步。
本发明的有益技术效果：
1、用户可根据需求设计多条飞行轨迹对惯导设备进行验证；
2、一定程度上减少了试飞员的工作负担，增加了测试验证效率及正确率；
3、采用双层级多信号源数据同步方法；
3、通用性强，是可应用于各种飞机类型的惯导设备的测试方法；
4、提高了测试设备的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施提供的一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合功能的系统级验证方法逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步进行说明。
如图1所示，本发明提供一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法，用于惯导产品的功能、性能、接口等的综合测试验证，保证样机的顺利研制。具体包括如下步骤：
S1：建立定量仿真模块并设计飞行轨迹；
S2：利用飞行轨迹正向模拟，获得包括加计、陀螺、大气和GPS输出的全
套导航数据；
S3：利用mems传感器模型、大气传感器模型和GPS仿真器模拟输出仿真
数据信号，对数据信号进行物理仿真并进行信号同步；
S4：将同步后的物理信号加载至被测惯导；
S5：被测惯导对物理信号进行计算并输出导航信息，比对模拟飞行与被测惯导系统输出导航数据的有效性和正确性。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，需模拟多种机型在各种不同环境下的飞行轨迹，或根据现实中的实际情况将相关参数设计到模型系统里，用模飞结果与实际结果对比来验证被测惯导系统模型的仿真效果。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，所述飞行轨迹设置所述定量仿真模块通过设置初始参数与轨迹参数输出导航误差和轨迹参数。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，所述初始参数包括初始位置、初始姿态、计算周期、存储数据周期、总仿真时间、陀螺漂移、加计零位、安装偏角。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，所述轨迹参数包括时间、机体机速度、角速度。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S2中通过模飞单元得到陀螺漂移、陀螺刻度系数、加计零位、加计刻度系数、安装偏角、初始姿态、航向的理论值。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S2中加载用户预设好的多个误差源，将用户指定的误差源与理论值相叠加，控制仿真模块将值传递给GPADAHRS系统；采集GPADAHRS系统输出的陀螺漂移、陀螺刻度系数、加计零位、加计刻度系数、安装偏角、初始姿态、航向等的值。
在一个可能的实施例中，在所述步骤S3中，具体包括如下步骤：利用微时统单元对陀螺、加计、GPS和大气输出的数据进行第一级同步，再利用反馈对比进行二级同步。
本发明提供通用飞机、无人机典型飞行轨迹人工设计功能，用于模拟飞机各类飞行环境。机型的模型用Simulink建模实现。
利用模拟飞行的方式拟合出一组与上述飞行轨迹最为贴近的数据，解算出时间、位置、速度、加速度、姿态、角速率、比力、惯性传感器、智能探头、ADM、双天线测向GPS接收机等导航数据。
将导航数据转换为物理信号后采用双层级信号源同步方法对物理信号进行同步，再将这些数据发送至被测惯导系统，被测惯导对物理信号进行计算并输出导航信息，比对模飞与被测惯导系统输出导航数据的有效性和正确性。

Claims (8)

1.一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：建立定量仿真模块并设计飞行轨迹；
S2：利用飞行轨迹正向模拟，获得包括加计、陀螺、大气和GPS输出的全套导航数据；
S3：利用mems传感器模型、大气传感器模型和GPS仿真器模拟输出仿真数据信号，对数据信号进行物理仿真并进行信号同步；
S4：将同步后的物理信号加载至被测惯导；
S5：被测惯导对物理信号进行计算并输出导航信息，比对模拟飞行与被测惯导系统输出导航数据的有效性和正确性。
2.根据权利要求1所述的一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法，其特征在于，在所述步骤S1中，需模拟多种机型在各种不同环境下的飞行轨迹，或根据现实中的实际情况将相关参数设计到模型系统里，用模飞结果与实际结果对比来验证被测惯导系统模型的仿真效果。
3.根据权利要求1所述的一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述飞行轨迹设置所述定量仿真模块通过设置初始参数与轨迹参数输出导航误差和轨迹参数。
4.根据权利要求3所述的一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述初始参数包括初始位置、初始姿态、计算周期、存储数据周期、总仿真时间、陀螺漂移、加计零位、安装偏角。
5.根据权利要求3所述的一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述轨迹参数包括时间、机体机速度、角速度。
6.根据权利要求1所述的一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法，其特征在于，在所述步骤S2中通过模飞单元得到陀螺漂移、陀螺刻度系数、加计零位、加计刻度系数、安装偏角、初始姿态、航向的理论值。
7.根据权利要求1所述的一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法，其特征在于，在所述步骤S2中加载用户预设好的多个误差源，将用户指定的误差源与理论值相叠加，控制仿真模块将值传递给GPADAHRS系统；采集GPADAHRS系统输出的陀螺漂移、陀螺刻度系数、加计零位、加计刻度系数、安装偏角、初始姿态、航向等的值。
8.根据权利要求1所述的一种基于模拟飞行的惯导多源数据融合系统级验证方法，其特征在于，在所述步骤S3中，具体包括如下步骤：利用微时统单元对陀螺、加计、GPS和大气输出的数据进行第一级同步，再利用反馈对比进行二级同步。
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