一種慣性航向姿態系統的磁航向信號補償和檢測方法與流程
2023-12-09 17:51:06
本發明屬於導航領域，涉及磁航向信號的補償和完好性檢測。
背景技術：
磁航向傳感器是利用地球磁場來測量航向的傳感器設備，結構簡單、質量輕、成本低，是一種常用的航空航向測量設備；
由於磁航向傳感器的工作特性，容易受到載機磁環境、地理磁環境、飛機運動等幹擾信號的影響，造成磁航向傳感器測量的磁信號不穩定，使輸出的磁航向不穩定。
在慣性航向姿態基準系統中，以磁航向傳感器的三軸磁通量為源的磁航向是基本的航向數據源。
技術實現要素：
本發明的目的是：
提供一種慣性航向姿態系統的磁航向信號補償和檢測方法。
本發明的技術方案：
一種慣性航向姿態系統的磁航向信號補償和檢測方法，包括：
步驟1：採樣並轉換磁傳感器485總線輸出的三軸磁通分量Mx、My、Mz；
步驟2：對採樣磁通量信號進行三軸磁通量綜合檢測，如果滿足下式，則認為採樣磁通量信號有效，進入步驟3；否則當前磁航向無效，返回步驟1；
步驟3：根據三軸磁通分量Mx、My、Mz和慣性姿態系統的俯仰θ、橫滾γ信號計算磁傳感器輸出航向ψM0；
令MHX＝cosγ·Mx+sinγ·Mz
MHY＝cosθ·My+sinγ·sinθ·Mx-sinθ·cosγ·Mz
則ψM計算＝tg-1(-MHX/MHY)，ΨM計算取值範圍(-π,+π]，ψM0的取值如下表所示。
ψM0取值表
其中：E2＝2.8×10-10；MHX,為磁通量X軸水平分量；MHY為磁通量Y軸水平分量；ΨM計算為磁航向的計算中間量；
步驟4：依據慣性姿態系統中存儲的羅差標定參數A、B、C、D、E、F、G、修正航向△ψ和磁傳感器輸出航向ψM0計算羅差補償量δ，並修正磁航向ΨM：
ψM＝ψM0-δ+△ψ
其中，羅差補償量δ的計算如下：
δ＝A+B·sin(ψM0)+C·cos(ψM0)+D·sin(2ψM0)+E·cos(2ψM0)+F·sin(3ψM0)+G·cos(3ψM0)
步驟5：進行磁航向離散性檢測，記錄100ms內最少2個磁航向從小到大依次為ψM(1)……ψM(i)，離散度應滿足以下條件：
0°≤|ψM(1)-ψM(n)|≤30°或330°≤|ψM(i)-ψM(n)|≤360°
其中i、n＝1…M，且i≠n，M＝100ms/Trm，Trm為磁航向更新周期，量綱ms；
如果離散量滿足以上條件，則離散量檢測通過，進入步驟6；
離散度不滿足以上條件時，當前磁航向無效，返回步驟1。
步驟6：計算100ms磁航向均值；
如果當前100ms內的磁航向有效，累加各個磁航向，並平均每100ms平滑計算的磁航向取值範圍[0,2π)；
如果則
步驟7：進行100ms磁航向均值範圍檢測
當相鄰且連續的兩拍有效的和(上一拍)滿足以下條件，則磁航向信息100ms均值檢測通過，進入步驟8：
否則當前磁航向無效，返回步驟1；
或
步驟8：載機角運動檢測
當滿足以下條件時，則設置磁航向有效，對外輸出磁航向信息；否則當前磁航向無效，返回步驟1。：
和並且
其中分別為當前100ms內的慣性姿態系統輸出的機體X、Y和Z角速率的平均值。
本發明的有益效果：
本發明提供的方法能夠有效檢測出載機磁環境、地理磁環境、飛機運動等幹擾信號的對磁航向信號的影響，並能夠依據慣性橫滾，俯仰信號及羅差補償信號對磁航向信號進行補償，有效提高磁航向的精度。
附圖說明：
圖1是本發明總體實施步驟示意圖。
圖2是本發明連接示意圖。
具體實施方式
本發明提供一種慣性航向姿態系統的磁航向信號補償和檢測方法，如圖1、2所示，包括：
步驟1：採樣並轉換磁傳感器485總線輸出的三軸磁通分量Mx、My、Mz；
步驟2：對採樣磁通量信號進行三軸磁通量綜合檢測，如果滿足下式，則認為採樣磁通量信號有效，進入步驟3；否則當前磁航向無效，返回步驟1；
步驟3：根據三軸磁通分量Mx、My、Mz和慣性姿態系統的俯仰θ、橫滾γ信號計算磁傳感器輸出航向ψM0；
令MHX＝cosγ·Mx+sinγ·Mz
MHY＝cosθ·My+sinγ·sinθ·Mx-sinθ·cosγ·Mz
則ψM計算＝tg-1(-MHX/MHY)，ΨM計算取值範圍(-π,+π]，ψM0的取值如下表所示。
ψM0取值表
其中：E2＝2.8×10-10；MHX,為磁通量X軸水平分量；MHY為磁通量Y軸水平分量；ΨM計算為磁航向的計算中間量；
步驟4：依據慣性姿態系統中存儲的羅差標定參數A、B、C、D、E、F、G、修正航向△ψ和磁傳感器輸出航向ψM0計算羅差補償量δ，並修正磁航向ΨM：
ψM＝ψM0-δ+△ψ
其中，羅差補償量δ的計算如下：
δ＝A+B·sin(ψM0)+C·cos(ψM0)+D·sin(2ψM0)+E·cos(2ψM0)+F·sin(3ψM0)+G·cos(3ψM0)
步驟5：進行磁航向離散性檢測，記錄100ms內最少2個磁航向從小到大依次為ψM(1)……ψM(i)，離散度應滿足以下條件：
0°≤|ψM(1)-ψM(n)|≤30°或330°≤|ψM(i)-ψM(n)|≤360°
其中i、n＝1…M，且i≠n，M＝100ms/Trm，Trm為磁航向更新周期，量綱ms；
如果離散量滿足以上條件，則離散量檢測通過，進入步驟6；
離散度不滿足以上條件時，當前磁航向無效，返回步驟1。
步驟6：計算100ms磁航向均值；
如果當前100ms內的磁航向有效，累加各個磁航向，並平均每100ms平滑計算的磁航向取值範圍[0,2π)；
如果則
步驟7：進行100ms磁航向均值範圍檢測
當相鄰且連續的兩拍有效的和(上一拍)滿足以下條件，則磁航向信息100ms均值檢測通過，進入步驟8：
否則當前磁航向無效，返回步驟1；
或
步驟8：載機角運動檢測
當滿足以下條件時，則設置磁航向有效，對外輸出磁航向信息；否則當前磁航向無效，返回步驟1。：
和並且
其中分別為當前100ms內的慣性姿態系統輸出的機體X、Y和Z角速率的平均值。