一种惯性航向姿态系统的磁航向信号补偿和检测方法

摘要

本发明属于导航领域，涉及一种惯性航向姿态系统的磁航向信号补偿和检测方法，包括：步骤1：采样并转换磁传感器485总线输出的三轴磁通分量M

说明书

技术领域

本发明属于导航领域，涉及磁航向信号的补偿和完好性检测。

背景技术

磁航向传感器是利用地球磁场来测量航向的传感器设备，结构简单、质量轻、成本低，是一种常用的航空航向测量设备；

由于磁航向传感器的工作特性，容易受到载机磁环境、地理磁环境、飞机运动等干扰信号的影响，造成磁航向传感器测量的磁信号不稳定，使输出的磁航向不稳定。

在惯性航向姿态基准系统中，以磁航向传感器的三轴磁通量为源的磁航向是基本的航向数据源。

发明内容

本发明的目的是：

提供一种惯性航向姿态系统的磁航向信号补偿和检测方法。

本发明的技术方案：

一种惯性航向姿态系统的磁航向信号补偿和检测方法，包括：

步骤1：采样并转换磁传感器485总线输出的三轴磁通分量M_x、M_y、M_z；

步骤2：对采样磁通量信号进行三轴磁通量综合检测，如果满足下式，则认为采样磁通量信号有效，进入步骤3；否则当前磁航向无效，返回步骤1；

步骤3：根据三轴磁通分量M_x、M_y、M_z和惯性姿态系统的俯仰θ、横滚γ信号计算磁传感器输出航向ψ_M0；

令M_HX＝cosγ·M_x+sinγ·M_z

M_HY＝cosθ·M_y+sinγ·sinθ·M_x-sinθ·cosγ·M_z

则ψ_M计算＝tg^-1(-M_HX/M_HY)，Ψ_M计算取值范围(-π,+π]，ψ_M0的取值如下表所示。

ψ_M0取值表

其中：E₂＝2.8×10^-10；M_HX,为磁通量X轴水平分量；M_HY为磁通量Y轴水平分量；Ψ_M计算为磁航向的计算中间量；

步骤4：依据惯性姿态系统中存储的罗差标定参数A、B、C、D、E、F、G、修正航向△ψ和磁传感器输出航向ψ_M0计算罗差补偿量δ，并修正磁航向Ψ_M：

ψ_M＝ψ_M0-δ+△ψ

其中，罗差补偿量δ的计算如下：

δ＝A+B·sin(ψ_M0)+C·cos(ψ_M0)+D·sin(2ψ_M0)+E·cos(2ψ_M0)+F·sin(3ψ_M0)+G·cos(3ψ_M0)

步骤5：进行磁航向离散性检测，记录100ms内最少2个磁航向从小到大依次为ψ_M(1)……ψ_M(i)，离散度应满足以下条件：

0°≤|ψ_M(1)-ψ_M(n)|≤30°或330°≤|ψ_M(i)-ψ_M(n)|≤360°

其中i、n＝1…M，且i≠n，M＝100ms/Trm，Trm为磁航向更新周期，量纲ms；

如果离散量满足以上条件，则离散量检测通过，进入步骤6；

离散度不满足以上条件时，当前磁航向无效，返回步骤1。

步骤6：计算100ms磁航向均值；

如果当前100ms内的磁航向有效，累加各个磁航向，并平均每100ms平滑计算的磁航向取值范围[0,2π)；

如果则

步骤7：进行100ms磁航向均值范围检测

当相邻且连续的两拍有效的和(上一拍)满足以下条件，则磁航向信息100ms均值检测通过，进入步骤8：

否则当前磁航向无效，返回步骤1；

或

步骤8：载机角运动检测

当满足以下条件时，则设置磁航向有效，对外输出磁航向信息；否则当前磁航向无效，返回步骤1。：

和并且

其中分别为当前100ms内的惯性姿态系统输出的机体X、Y和Z角速率的平均值。

本发明的有益效果：

本发明提供的方法能够有效检测出载机磁环境、地理磁环境、飞机运动等干扰信号的对磁航向信号的影响，并能够依据惯性横滚，俯仰信号及罗差补偿信号对磁航向信号进行补偿，有效提高磁航向的精度。

附图说明：

图1是本发明总体实施步骤示意图。

图2是本发明连接示意图。

具体实施方式

本发明提供一种惯性航向姿态系统的磁航向信号补偿和检测方法，如图1、2所示，包括：

步骤1：采样并转换磁传感器485总线输出的三轴磁通分量M_x、M_y、M_z；

步骤2：对采样磁通量信号进行三轴磁通量综合检测，如果满足下式，则认为采样磁通量信号有效，进入步骤3；否则当前磁航向无效，返回步骤1；

步骤3：根据三轴磁通分量M_x、M_y、M_z和惯性姿态系统的俯仰θ、横滚γ信号计算磁传感器输出航向ψ_M0；

令M_HX＝cosγ·M_x+sinγ·M_z

M_HY＝cosθ·M_y+sinγ·sinθ·M_x-sinθ·cosγ·M_z

则ψ_M计算＝tg^-1(-M_HX/M_HY)，Ψ_M计算取值范围(-π,+π]，ψ_M0的取值如下表所示。

ψ_M0取值表

其中：E₂＝2.8×10^-10；M_HX,为磁通量X轴水平分量；M_HY为磁通量Y轴水平分量；Ψ_M计算为磁航向的计算中间量；

步骤4：依据惯性姿态系统中存储的罗差标定参数A、B、C、D、E、F、G、修正航向△ψ和磁传感器输出航向ψ_M0计算罗差补偿量δ，并修正磁航向Ψ_M：

ψ_M＝ψ_M0-δ+△ψ

其中，罗差补偿量δ的计算如下：

δ＝A+B·sin(ψ_M0)+C·cos(ψ_M0)+D·sin(2ψ_M0)+E·cos(2ψ_M0)+F·sin(3ψ_M0)+G·cos(3ψ_M0)

步骤5：进行磁航向离散性检测，记录100ms内最少2个磁航向从小到大依次为ψ_M(1)……ψ_M(i)，离散度应满足以下条件：

0°≤|ψ_M(1)-ψ_M(n)|≤30°或330°≤|ψ_M(i)-ψ_M(n)|≤360°

其中i、n＝1…M，且i≠n，M＝100ms/Trm，Trm为磁航向更新周期，量纲ms；

如果离散量满足以上条件，则离散量检测通过，进入步骤6；

离散度不满足以上条件时，当前磁航向无效，返回步骤1。

步骤6：计算100ms磁航向均值；

如果当前100ms内的磁航向有效，累加各个磁航向，并平均每100ms平滑计算的磁航向取值范围[0,2π)；

如果则

步骤7：进行100ms磁航向均值范围检测

当相邻且连续的两拍有效的和(上一拍)满足以下条件，则磁航向信息100ms均值检测通过，进入步骤8：

否则当前磁航向无效，返回步骤1；

或

步骤8：载机角运动检测

当满足以下条件时，则设置磁航向有效，对外输出磁航向信息；否则当前磁航向无效，返回步骤1。：

和并且

其中分别为当前100ms内的惯性姿态系统输出的机体X、Y和Z角速率的平均值。