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设计方案和解决方案

331.png背景分析:

姿态与航向测量事故在无人机飞行过程中比较多见,此类故障隐蔽性强,不易发现,一直是修理工作中的一个疑点和难点。航空飞行器的高精度姿态与航向测量,主要由全姿态陀螺仪、磁感应传感器或天文罗盘以及全姿态指示器组成。其中,航向角与姿态角是航空飞行器非常重要的飞行控制参数,随着微惯性传感器及其组合测量单元在航天飞行器的导航与控制系统中的应用越来越普及,微机械陀螺测量姿态存在因随机漂移会产生累积误差、采用加速度计测量姿态会受运动加速度的影响,因此飞行器在传统惯导系统中需要升级改造,最佳方案就是复合微磁基础传感器来作飞行器航向调整,这是保证高精度导航的发展必然趋势。利用飞行器搭载高精度、高灵敏度的国创微磁基础传感器地磁场的三分量和总场进行实时测量采集,可以实现飞行器航向的调整和修正。


331.png原理:

因为空间每一位置的地球磁场矢量都可以从地球磁场模型中确定,所以利用飞行载体上安装的国创三分量巨磁阻抗磁力仪测量出地磁矢量在载体坐标系中的投影,从而可以确定出运载体的航向,这是利用国创三分量巨磁阻抗磁力仪测航向的基本原理。


331.png理论:

通过对地磁场三分量巨磁阻抗磁力仪投影图计算,可以获得到无人机在任意姿态下的磁航向角Φm表达式(同下图中的β):


1.png

其中θ是俯仰角:机体坐标系x轴与水平面的夹角;γ是滚转角:机体坐标系Y轴与铅直平面的夹角。


1.png


331.png技术解决方案:

姿态与航向测量系统主要由三分量微磁基础传感器阵列、陀螺仪和加速度计复合组成,具有姿态测量和航向测量的功能。

 08姿态2.jpg

                                              

331.png系统主要组成:

1、姿态与航向测量系统由微磁基础传感器阵列、通讯模块、数字信号处理单元等组成;

2、微磁基础传感器阵列安装姿态与航向测量系统磁干扰较小处;

3、相关算法包括:载体干扰抑制、环境噪声抑制、磁航向解算等;

4、终端控制台:显示姿态与航向测量系统工作状态,预警信息。

姿态航向 路.jpg







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