CN201402140Y - 航姿组合测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种航姿组合测量装置，由信号处理与解算模块、惯性传感器组合及三轴磁传感器组成，所述的信号处理与解算模块又包括内部解算计算机，内部解算计算机与非易失存储器、静态存储器、电源、看门狗分别连接，内部解算计算机的数据输入接口与转换模块和RS485数据线连接，内部解算计算机的数据输出接口还通过RS422数据线与外接设备连接；转换模块与惯性传感器组合的数据输出口连接；RS485数据线与三轴磁传感器连接；所述的惯性传感器组合由三轴加速度计、三轴陀螺和三轴温度传感器组成。本实用新型的航姿组合测量装置，重量及体积大幅降低、可靠性提高、制作成本显著降低。

Description

航姿组合测量装置

技术领域

本实用新型属于自动测量技术领域，涉及一种航姿组合测量装置。

背景技术

现代飞机上大量的使用了综合显示系统，可以即时显示各类航行数据，航姿系统是其中不可或缺的部分，航姿系统的性能直接影响航空器的整体性能，对于飞行控制具有重要的影响，成为评价和衡量一个航空器先进与否的重要指标。现有的航姿测量装置集成度不高，重量、体积及功耗偏大；连接结构不合理，可靠性不高；有的采用了大量的尖端产品进行组合，制作成本太高，这些问题均成为制约飞行控制系统优质高效快捷的一个重要因素，急需进行改进。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种航姿组合测量装置，解决了现有技术中存在的重量、体积及功耗偏大、可靠性不高、制作成本太高的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种航姿组合测量装置，包括信号处理与解算模块、惯性传感器组合及三轴磁传感器组成，所述的信号处理与解算模块又包括内部解算计算机，内部解算计算机与非易失存储器、静态存储器、电源、看门狗分别连接，内部解算计算机的数据输入接口与转换模块和RS485数据线连接，内部解算计算机的数据输出接口还通过RS422数据线与外接设备连接；所述的转换模块与惯性传感器组合的数据输出口连接；所述的RS485数据线与三轴磁传感器连接；所述的惯性传感器组合包括三轴加速度计、三轴陀螺和三轴温度传感器组成。

本实用新型的航姿组合测量装置，其特征还在于：所述的转换模块包括依次连接的模拟信号预处理模块、模拟开关及A/D转换器。

本实用新型的航姿组合测量装置，采用微机电系统技术的高性能、低价位的惯性测量传感器，在高性能DSP硬件系统基础上，利用现代数字信号处理算法，使本航姿组合测量装置具有体积小、功耗低、重量轻、可靠性高、制作成本显著降低的特点，可广泛应用于有人飞机、无人飞机、智能炸弹控制、轮船、车辆等姿态测量与导航。

附图说明

图1是本实用新型航姿组合测量装置的模块框图；

图2是本实用新型装置中的转换模块框图。

图中，1.信号处理与解算模块，2.转换模块，3.非易失存储器，4.静态存储器，5.RS485数据线，6.电源，7.内部解算计算机，8.看门狗，9.RS422数据线，10.惯性传感器组合，11.三轴加速度计，12.三轴陀螺，13.三轴温度传感器，14.三轴磁传感器，15.模拟信号预处理模块，16.模拟开关，17.A/D转换器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1，本实用新型装置的结构是，包括信号处理与解算模块1、惯性传感器组合10及三轴磁传感器14三部分组成。

所述的信号处理与解算模块1又包括内部解算计算机7，内部解算计算机7与非易失存储器3、静态存储器4、电源6、看门狗8分别连接，内部解算计算机7的数据输入接口与转换模块2和RS485数据线5连接，内部解算计算机7的数据输出接口还通过RS422数据线9与外接设备连接，RS485数据线5与三轴磁传感器14连接，将三轴磁传感器14采集的数字信号直接输入内部解算计算机7中进行解算。

所述的惯性传感器组合10包括三轴加速度计11、三轴陀螺12和三轴温度传感器13组成，三轴加速度计11、三轴陀螺12和三轴温度传感器13均采用微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS)技术的高性能、低价位的惯性测量装置，可精确测量载体在空间坐标系中三个轴的姿态(倾斜、俯仰、偏航)、角速率和线加速度，并根据捷联算法计算出载体的姿态，采用卡尔曼滤波进行误差补偿保证在动态环境下的可靠性和测量精度。

如图2，本实用新型装置中的转换模块2的内部结构是，包括依次连接的模拟信号预处理模块15、模拟开关16及A/D转换器17，用于将三轴加速度计11、三轴陀螺12和三轴温度传感器13分别采集得到的共计九组模拟信号进行预处理并及时转换为数字信号，输入到内部解算计算机7中进行解算。

本实用新型装置的基本工作原理是：由惯性传感器组合10敏感飞机的三维角速率和三维线加速度信号；由三轴磁传感器14敏感飞机的三维地磁信号，外加GPS信息和高度、空速信息。这些信息一并送入内部解算计算机7(简称DSP)中，由专用程序解算出飞机的姿态角及航向角，并以数字量的形式输出给机上的相关系统，同时送出三维角速率和三维线加速度。

本实用新型装置输出的姿态(俯仰、横滚)，航向值的工作范围及其精度为：横滚角范围为±180°，精度为≯0.8°(1σ)；俯仰角范围为±90°，精度为≯0.8°(1σ)；航向角范围为0°～360°，精度为≯0.8°(1σ)。本实用新型装置中的陀螺的量程可根据用户的要求在±50～±500选择，陀螺的带宽可设定，同时陀螺的性能指标也发生改变。加速度的量程可根据用户的要求在±2～±25g选择，加速度的带宽可设定，同时加速度的性能指标也发生改变。

本实用新型装置的特点在于，采用高精度的MEMS传感器，50HZ的数字输出速率，输出采用RS422接口，显示X、Y、Z轴的角速度和加速度、航向、俯仰和横滚输出，可靠性为5000小时MTBF工作温度为-55℃～85℃，具有防电磁兼容、随即振动8g为20～2000Hz、抗500G的冲击功能。

本实用新型装置能够实时解算飞机的航向角、俯仰角、横滚角，最终通过RS422接口以数字量的形式输出飞机的航向和姿态，同时也输出飞机的三维角速率和三维线加速度，并能够完成GPS信号的检测、判断，如果GPS信号受到干扰，本单元自动切换到空速信号，利用空速传感器信息进行航姿态解算，可广泛应用于有人飞机、无人飞机、智能炸弹控制、轮船、车辆等姿态测量与导航。

Claims (2)

1、一种航姿组合测量装置，其特征在于：包括信号处理与解算模块(1)、惯性传感器组合(10)及三轴磁传感器(14)组成，

所述的信号处理与解算模块(1)又包括内部解算计算机(7)，内部解算计算机(7)与非易失存储器(3)、静态存储器(4)、电源(6)、看门狗(8)分别连接，内部解算计算机(7)的数据输入接口与转换模块(2)和RS485数据线(5)连接，内部解算计算机(7)的数据输出接口还通过RS422数据线(9)与外接设备连接；

所述的转换模块(2)与惯性传感器组合(10)的数据输出口连接；

所述的RS485数据线(5)与三轴磁传感器(14)连接；

所述的惯性传感器组合(10)包括三轴加速度计(11)、三轴陀螺(12)和三轴温度传感器(13)组成。

2、根据权利要求1所述的航姿组合测量装置，其特征在于：所述的转换模块(2)包括依次连接的模拟信号预处理模块(15)、模拟开关(16)及A/D转换器(17)。

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