捷聯慣性組合導航系統的測試方法
2023-06-14 10:11:16
捷聯慣性組合導航系統的測試方法
【專利摘要】本發明涉及一種捷聯慣性組合導航系統的測試方法，所述捷聯慣性組合導航系統包括加速度傳感器模塊、陀螺儀傳感器模塊、地磁傳感器模塊、衛星導航系統模塊以及PCBA模塊，所述測試方法包括模塊測試、集成測試、系統測試、驗證測試、確認測試步驟；在組裝成捷聯慣性組合導航系統產品之後的各個測試步驟中，各個測試設備上設置有基站，在每個測試設備上同時測試多個所述產品，每個所述產品對應一個無線模塊，各個無線模塊與基站組成星型無線傳感網絡。本發明提高了捷聯慣性組合導航系統產品的質量，增強了捷聯慣性組合導航系統產品的可靠性和穩定性；本發明提高了測試設備的利用率和工作效率，降低了布線成本。
【專利說明】捷聯慣性組合導航系統的測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及組合導航系統的測試技術，具體地說是一種捷聯慣性組合導航系統的測試方法。
【背景技術】
[0002]捷聯慣性組合導航系統是捷聯慣性導航系統與衛星導航系統的結合，其產品由加速度傳感器模塊、陀螺儀傳感器模塊、地磁傳感器模塊、衛星導航系統模塊、PCBA (集成電路板)模塊等組件組成。
[0003]隨著捷聯慣性組合導航系統在海陸空交通和軍事領域發揮著越來越重要的作用，其產品的可靠性和精度要求也越來越高，從而需要更好的捷聯慣性組合導航系統的測試方法，需要嚴格測試流程和全面的測試方法，而且慣性導航產品的誤差會隨著時間積累，也需要好的測試方法重新校準慣性導航產品的誤差漂移。
[0004]但是目前測試方法缺乏，無法全面測試捷聯慣性組合導航系統產品的可靠性和穩定性。另外，隨著捷聯慣性組合導航系統越來越微型化，一次只測試一個捷聯慣性組合導航系統產品，資源浪費嚴重。
【發明內容】
[0005]本發明針對上述問題，提供一種捷聯慣性組合導航系統的測試方法，該方法可全面測試捷聯慣性組合導航系統產品的可靠性和穩定性。
[0006]按照本發明的技術方案:一種捷聯慣性組合導航系統的測試方法，所述捷聯慣性組合導航系統包括加速度傳感器模塊、陀螺儀傳感器模塊、地磁傳感器模塊、衛星導航系統模塊以及PCBA模塊，所述測試方法包括以下步驟:
[0007]I)模塊測試，利用各種測試夾具和測試工具，測試上述各模塊是否合格，各模塊測試通過後，組裝成捷聯慣性組合導航系統產品；
[0008]2)集成測試，驗證PCBA模塊和其餘各個模塊是否能夠按照預設規定在一起協同工作，使用捷聯慣性導航產品的專業軟體工具分別讀取系統的配置、不同的慣性導航數據包，同時進行DO-160D測試；
[0009]3)系統測試，包括熱式的校準和補償、慣性的校準和補償及磁校準和補償；
[0010]4)驗證測試，驗證捷聯慣性組合導航系統產品的校準和補償的正確性、可靠性和穩定性；驗證測試包括熱式驗證測試、慣性驗證測試、地磁驗證測試和磁對齊測試、航向驗證測試、衛星導航驗證測試；
[0011]5)確認測試，進行最終BIT測試，驗證系統所有的配置、所有器件、所有軟硬體狀態、通信狀態和數據包是否正確。
[0012]所述系統測試步驟中，熱式的校準和補償是把捷聯慣性組合導航系統產品放在高低溫交變試驗箱中進行測試，測試該導航系統產品隨溫度變化而變化的情況，並校準和補償溫漂；慣性的校準和補償是把捷聯慣性組合導航系統產品放在高精度轉臺上進行測試，以不同的速度和角度來測試捷聯慣性組合導航系統產品的加速度和陀螺儀的變化情況，並校準和補償橫滾、俯仰、航向參數；磁校準和補償是把捷聯慣性組合導航系統產品放在零磁場的環境設備中進行零磁場的校準和補償，然後把該產品放在三軸線圈中，通過三軸線圈的不同電流來模擬不同磁場，根據三軸線圈的磁場變化來分析、校準和補償捷聯慣性組合導航系統產品的硬磁和軟磁。
[0013]所述驗證測試步驟中，熱式驗證測試是在低溫交變試驗箱中進行確認測試捷聯慣性組合導航系統產品在不同溫度情況下，該產品進行溫度校準補償後，是否有出現新的誤差；慣性驗證測試是把捷聯慣性組合導航系統產品放在高精度轉臺上，以不同的速度和角度來模擬測試該產品在校準和補償後是否能達到相應的精度和姿態參數的穩定性；航向驗證測試是把捷聯慣性組合導航系統產品水平放置在絕對水平臺上，水平臺沒有金屬材料，其附近沒有磁場幹擾，然後驗證每個轉動的航向角度在30秒鐘內有沒有漂移；衛星導航驗證測試是連接好衛星導航天線，分別驗證捷聯慣性組合導航系統產品接收到的經緯度和本地的經緯度的一致性。
[0014]在組裝成捷聯慣性組合導航系統產品之後的各個測試步驟中，各個測試設備上設置有基站，在每個測試設備上同時測試多個所述產品，每個所述產品對應一個無線模塊，各個無線模塊與基站組成星型無線傳感網絡。
[0015]所述無線模塊與基站採用zigbee技術通信；所述星型無線傳感網絡實時監測捷聯慣性組合導航系統產品的測試數據，測試數據存儲到本地或者遠程資料庫或者提供給測試者實時同步繪圖分析和處理。
[0016]所述衛星導航系統模塊採用GPS或者DBS。
[0017]本發明的技術效果在於:本發明通過完整的測試流程和全面的測試方法，提高了捷聯慣性組合導航系統產品的質量，增強了捷聯慣性組合導航系統產品的可靠性和穩定性；通過組成星型無線傳感網絡，可以同時測試多個捷聯慣性組合導航系統產品，提高了測試設備的利用率和工作效率，降低了布線成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的原理框圖。
[0019]圖2為本發明中的模塊測試步驟的流程框圖。
[0020]圖3為本發明的流程框圖。
[0021]圖4為本發明中的星型無線傳感網絡的原理圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0023]本發明是一種捷聯慣性組合導航系統的測試方法，所述捷聯慣性組合導航系統包括加速度傳感器模塊、陀螺儀傳感器模塊、地磁傳感器模塊、衛星導航系統模塊以及PCBA(集成電路板)模塊。加速度傳感器模塊採用三軸加速度傳感器，陀螺儀傳感器模塊採用三軸陀螺儀傳感器，地磁傳感器模塊採用三軸地磁傳感器，衛星導航系統模塊採用GPS (全球衛星導航定位系統)或者DBS (北鬥衛星導航系統)。[0024]如圖1所示，本發明的測試方法包括模塊測試、集成測試、系統測試、驗證測試、確認測試步驟，每個步驟測試合格後再進入下個步驟，以下詳細說明各步驟:
[0025]I)模塊測試:在組裝捷聯慣性組合導航系統產品之前，需要測試上述各模塊是否合格。如圖2所示，利用各種測試夾具和測試工具，來測試每個模塊，各模塊測試通過後，再組裝成捷聯慣性組合導航系統產品。
[0026]2)集成測試:產品組裝完成後，進行集成測試，驗證PCBA模塊和其餘各個模塊是否能夠按照預設規定在一起協同工作，使用捷聯慣性導航產品的專業軟體工具分別讀取系統的配置、不同的慣性導航數據包(傳感器的原始數據包、角度包、慣性導航數據包和電壓數據包等等)，同時進行D0-160D測試，比如不同環境下的測試震動，如圖3所示。D0-160D是D0-160標準的文件編號，該文件的英文名稱為「Environmental Conditions andTest Procedures for Airborne Equipment」。D0-160標準是美國航空無線電技術委員會(RTCA) 135分會(SC-135)制定，由RTCA計劃管理委員會(PMC)批准。D0-160D文件為機載設備定義了一系列的最低性能環境試驗條件(類別)和相應的試驗方法。這些試驗的目的是為確定機載設備在使用過程中會遇到的典型環境條件下性能特性提供實驗室方法。在這裡，採用D0-160標準作為捷聯慣性組合導航系統產品的環境試驗的標準。
[0027]3)系統測試:包括熱式(高低溫)的校準和補償、慣性的校準和補償及磁校準和補償，如圖3所示。
[0028]熱式(高低溫)的校準和補償，是把捷聯慣性組合導航系統產品放在高低溫交變試驗箱中進行測試，測試該導航產品隨溫度變化而變化的情況，並校準和補償溫漂，即在不同溫度下，加速度、地磁、陀螺儀、GPS/DBS的輸出變化，並採集數據，通過多項式擬合出變化規律，下載溫度補償到該產品的內存中，並列印測試報告。
[0029]慣性的校準和補償，是把捷聯慣性組合導航系統產品放在高精度轉臺上進行測試，以不同的速度和角度來測試捷聯慣性組合導航系統產品的加速度和陀螺儀的變化情況，並校準和補償橫滾、俯仰、航向等參數，下載補償數據到該產品的內存中，測試過程會採集數據並列印出測試報告。
[0030]磁校準和補償，是把捷聯慣性組合導航系統產品放在零磁場的環境設備中進行零磁場的校準和補償，下載補償數據到該產品內存中。然後，把該產品放在三軸線圈中，通過三軸線圈的不同電流來模擬不同磁場，根據三軸線圈的磁場變化來分析、校準和補償捷聯慣性組合導航系統產品的硬磁和軟磁，並下載補償數據到該產品內存中，最後列印出測試?艮告。
[0031]根據測試報告分析，系統測試通過後，表示所有硬體能正常工作，而且每個模塊能在一起協同工作，下一步將進行驗證測試。
[0032]4)驗證測試:驗證捷聯慣性組合導航系統產品的校準和補償的正確性、可靠性和穩定性。驗證測試包括熱式(高低溫)驗證測試、慣性驗證測試、地磁驗證測試和磁對齊測試、航向驗證測試、衛星導航驗證測試，如圖3所示。
[0033]熱式驗證測試是在低溫交變試驗箱中進行確認測試捷聯慣性組合導航系統產品在不同溫度情況下，該產品進行溫度校準補償後，是否有出現新的誤差；驗證完成並自動列印驗證測試報告。
[0034]慣性驗證測試是把捷聯慣性組合導航系統產品放在高精度轉臺上，以不同的速度和角度來模擬測試該產品在校準和補償後是否能達到相應的精度和姿態參數的穩定性；驗證測試完成並自動列印測試報告。
[0035]航向驗證測試是把捷聯慣性組合導航系統產品水平放置在絕對水平臺上，水平臺沒有金屬材料，其附近沒有磁場幹擾，然後驗證每個轉動的航向角度在30秒鐘內有沒有漂移。
[0036]衛星導航(GPS/BDS)驗證測試是連接好衛星導航(GPS/BDS)天線，分別驗證捷聯慣性組合導航系統產品接收到的經緯度和本地的經緯度的一致性。
[0037]5)確認測試:驗證測試通過後，最後執行確認測試，進行最終BIT測試，如圖3所示，驗證系統所有的配置、所有器件、所有軟硬體狀態、通信狀態和數據包是否正確。BIT是Built-1n Test的縮寫。BIT測試過程:利用上層軟體，通過人機互動，確認產品的系統配置、算法、硬體等等的正確性。
[0038]確認測試通過後，再進行包裝並發貨。
[0039]在組裝成捷聯慣性組合導航系統產品之後的各個測試步驟中，各個測試設備上設置有基站，在每個測試設備上同時測試多個所述產品，每個所述產品對應一個無線模塊，各個無線模塊與基站組成星型無線傳感網絡。所述無線模塊與基站採用zigbee技術通信，根據相應通信協議連接，組成了 一個星型無線傳感網絡。
[0040]星型無線傳感網絡的具體組建方法如下:在測試設備上安裝有夾具，夾具上安裝了多個zigbee無線模塊，每個捷聯慣性組合導航系統產品對應一個夾具上的一個zigbee無線模塊，一個捷聯慣性組合導航系統產品和相對應的一個zigbee無線模塊構成一個無線節點。每個無線節點具有唯一的ID號，根據其ID號識別不同的節點身份。所有測試設備帶有特殊zigbee無線模塊,這個特殊zigbee無線模塊相當於一個基站，比如在高低溫測試過程，低溫交變試驗箱相當於一個基站；在轉臺測試過程，轉臺相當於一個基站。多個無線節點在測試的時候組成一個星型無線傳感網絡，每個節點實時傳輸測試數據到基站，基站負責實時存儲、分析和處理所有數據，用戶也可以通過基站和每一個節點進行人機互動，廣播信息或者發送控制命令，如圖4所示。不同的測試過程有不同的星型網絡，以不同的組號和信道的方式來組成不同的網絡。該星型無線傳感網絡最多可組成65000個節點的大網，即最多可同時測試65000個捷聯慣性組合導航系統產品。
[0041]上述星型無線傳感網絡實時監測捷聯慣性組合導航系統產品的測試數據，測試數據可以存儲到本地或者遠程資料庫，方便以後分析和處理歷史數據，該測試數據也可以提供給測試者實時同步繪圖分析和處理。如測試數據發現異常，無線傳感網發送簡訊通知或者郵件提醒，測試者可以立刻停止測試設備，分析故障原因，不必等到測試完成再去分析故障。因為每個捷聯慣性組合導航系統產品對應一個唯一的ID號，根據ID號很容易找出有問題的捷聯慣性組合導航系統產品，這樣做會提高測試工作效率。
[0042]本發明通過完整的測試流程和全面的測試方法，提高了捷聯慣性組合導航系統產品的質量，增強了捷聯慣性組合導航系統產品的可靠性和穩定性；本發明通過組成星型無線傳感網絡，可以同時測試多個捷聯慣性組合導航系統產品，提高了測試設備的利用率和工作效率，降低了布線成本。
[0043]上文對本發明進行了足夠詳細的具有一定特殊性的描述。所屬領域內的普通技術人員應該理解，實施例中的描述僅僅是示例性的，在不偏離本發明的真實精神和範圍的前提下做出所有改變都應該屬於本發明的保護範圍。本發明所要求保護的範圍是由所述的權利要求書進行限定的，而不是由實施例中的上述描述來限定的。
【權利要求】
1.一種捷聯慣性組合導航系統的測試方法，其特徵是，所述捷聯慣性組合導航系統包括加速度傳感器模塊、陀螺儀傳感器模塊、地磁傳感器模塊、衛星導航系統模塊以及PCBA模塊，所述測試方法包括以下步驟: 1)模塊測試，利用各種測試夾具和測試工具，測試上述各模塊是否合格，各模塊測試通過後，組裝成捷聯慣性組合導航系統產品； 2)集成測試，驗證PCBA模塊和其餘各個模塊是否能夠按照預設規定在一起協同工作，使用捷聯慣性導航產品的專業軟體工具分別讀取系統的配置、不同的慣性導航數據包，同時進行D0-160D測試； 3)系統測試，包括熱式的校準和補償、慣性的校準和補償及磁校準和補償； 4)驗證測試，驗證捷聯慣性組合導航系統產品的校準和補償的正確性、可靠性和穩定性；驗證測試包括熱式驗證測試、慣性驗證測試、地磁驗證測試和磁對齊測試、航向驗證測試、衛星導航驗證測試； 5)確認測試，進行最終BIT測試，驗證系統所有的配置、所有器件、所有軟硬體狀態、通信狀態和數據包是否正確。
2.按照權利要求1所述的捷聯慣性組合導航系統的測試方法，其特徵是:所述系統測試步驟中，熱式的校 準和補償是把捷聯慣性組合導航系統產品放在高低溫交變試驗箱中進行測試，測試該導航系統產品隨溫度變化而變化的情況，並校準和補償溫漂；慣性的校準和補償是把捷聯慣性組合導航系統產品放在高精度轉臺上進行測試，以不同的速度和角度來測試捷聯慣性組合導航系統產品的加速度和陀螺儀的變化情況，並校準和補償橫滾、俯仰、航向參數；磁校準和補償是把捷聯慣性組合導航系統產品放在零磁場的環境設備中進行零磁場的校準和補償，然後把該產品放在三軸線圈中，通過三軸線圈的不同電流來模擬不同磁場，根據三軸線圈的磁場變化來分析、校準和補償捷聯慣性組合導航系統產品的硬磁和軟磁。
3.按照權利要求1所述的捷聯慣性組合導航系統的測試方法，其特徵是:所述驗證測試步驟中，熱式驗證測試是在低溫交變試驗箱中進行確認測試捷聯慣性組合導航系統產品在不同溫度情況下，該產品進行溫度校準補償後，是否有出現新的誤差；慣性驗證測試是把捷聯慣性組合導航系統產品放在高精度轉臺上，以不同的速度和角度來模擬測試該產品在校準和補償後是否能達到相應的精度和姿態參數的穩定性；航向驗證測試是把捷聯慣性組合導航系統產品水平放置在絕對水平臺上，水平臺沒有金屬材料，其附近沒有磁場幹擾，然後驗證每個轉動的航向角度在30秒鐘內有沒有漂移；衛星導航驗證測試是連接好衛星導航天線，分別驗證捷聯慣性組合導航系統產品接收到的經緯度和本地的經緯度的一致性。
4.按照權利要求1所述的捷聯慣性組合導航系統的測試方法，其特徵是:在組裝成捷聯慣性組合導航系統產品之後的各個測試步驟中，各個測試設備上設置有基站，在每個測試設備上同時測試多個所述產品，每個所述產品對應一個無線模塊，各個無線模塊與基站組成星型無線傳感網絡。
5.按照權利要求4所述的捷聯慣性組合導航系統的測試方法，其特徵是:所述無線模塊與基站採用zigbee技術通信；所述星型無線傳感網絡實時監測捷聯慣性組合導航系統產品的測試數據，測試數據存儲到本地或者遠程資料庫或者提供給測試者實時同步繪圖分析和處理。
6.按照權利要求1所述的捷聯慣性組合導航系統的測試方法，其特徵是:所述衛星導航系統模塊採 用GPS或者DBS。
【文檔編號】G01C25/00GK103994778SQ201410220588
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】彭萬華, 趙煒, 蔣佩宇 申請人:美新微納傳感系統有限公司