新一代机载导航系统的发展：从Boeing777看ADIRS,GPS的应用

一、概述Boeing777使用了新一代航空电子系统，如高度耐故障、大气数据惯性基准系统等。B0eing777还使用了最新的卫星导航系统。ADIRS将大气数据系统和惯性基准系统合并成二个航线可更换组件（LRU），它们是大气数据惯性基准组件（ADIRU）和备用姿态大气数据基准组件（SAARU）。因为系统只有二个主LRU，而不是三部大气数据计算机（ADC）和三个惯性基准组件（IRU），所以使设备重量更轻，从而增加了有效载荷或减少了燃油消耗。ADIRS的高可靠性也降低了维护的需要和对备件的需要。GPS能对飞机以更高的准确性根据飞行计划来导航…     

民用航空惯性基准系统重力补偿方法

惯性基准系统在民用航空中是位置、速度、姿态等信息的核心信息源,由于民用航空领域安全关键的特性,要求惯性基准系统具备在短时间内不依赖卫星辅助独立完成导航工作并保持可靠性能的能力.针对重力模型误差在高精度惯性基准系统纯惯性运行期间对定位精度影响显著的问题,研究了基于高阶重力球谐模型EGM2008的重力补偿方法,提升了定位精...     

基于DSP+FPGA的电机伺服控制

舵机控制系统的数字伺服控制具有高可靠性、调试灵活、易于扩展等优点,通过对某舵机控制系统中数字伺服控制器功能分析,提出采用DSP+FPGA的设计方案,由DSP完成双余度无刷直流电动舵机的控制率解算、余度切换;FPGA逻辑设计完成HALL信号解码、PWM输出、A/D采集。设计有效地减少了DSP的计算和管理任务,具有极高的通用性和可扩展性,并极大地简化了系统开发过程,对舵机系统的数字伺服控制设计具有一定的指导意义。     

A340机载导航系统分析

介绍了A340导航系统：大气数据惯性基准系统、电子飞行仪表系统、ATC／S模式应答机及机载防撞系统等。分析了机载导航系统的现状及发展方向，为同类飞机的雏护和培训提供参考。     

基于SCADE实现的三余度飞控计算机系统任务同步

余度技术是提高可靠性的有效途径,余度系统同步是余度技术的关键。在SCADE开发环境中采用图形化建模方式搭建三余度飞控计算机任务同步模型,应用自动代码生成技术将任务同步模型生成高可靠嵌入式实时代码,省略代码单元测试,具有开发周期短、安全性高等优点。在实际应用中能稳定可靠的完成了任务同步,为余度系统作用发挥奠定了基础。     

捷联解算方法研究

前言：捷联惯性导航系统是利用惯性敏感器、基准方向及最初的位置信息来确定导弹的方位、位置和速度的自主式航位推算系统。捷联解算体现了从惯性敏感器输出到计算出即时速度、位置的解析计算方法。本文给出了一种较为实用的捷联解算方法。     

航空发动机三冗余数字控制器软件设计

所设计的控制器由3个完全相同的控制通道构成,每个控制通道的硬件系统由2片TI公司的TMS320F2812DSP及其外围电路组成,其中的1片主要用于控制律计算、控制量输出,同时兼顾部分数据采集,另1片用于余度数据管理、数据采集以及部分控制量输出;软件系统是在TI公司的集成开发环境CCS2.1平台上用C 代码编写的。2套DSP软件程序由时序逻辑及任务调度、数据采集、通信、余度数据管理、控制律计算、结果输出和过程数据保存等模块,经优化组合而成。该系统较单冗余和双冗余系统具有更高的可靠性。     

基于纯硬件电路的三余度信号表决器设计

针对数模混合式机载控制系统输出的多余度控制信号、模拟式机载控制系统设计中余度输入输出信号综合难度大的问题,对较典型的三余度信号设计了纯硬件的表决器。利用高增益运算放大器对最小及最大信号输入作用的正反饱和特性,并通过将正反饱和作用相互抵消的方法,实现了模拟三余度信号的中值选择;借助于继电器的对电压控制信号的自我识别方式,实现了三余度电压控制信号的多数表决。仿真及测试表明,所设计的三余度信号硬件表决器能够简单有效地解决数模混合式控制系统三余度指令输出的综合问题,以及模拟备份控制系统三余度信号的输入与输出表决,从而能够简化余度系统的设计,提高系统可靠性。     

机载大屏幕显示器的余度设计及余度管理

余度技术是系统或设备获得高可靠性的设计方法之一。为了显著提高系统的任务可靠性,当系统发生故障时,余度系统能够自动完成系统重构,继续正常工作,从而提高了飞机的任务可靠性和安全性。本文从余度设计的概念出发,通过对余度等级、结构、数目及层次等几个方面对余度设计进行分析,结合某大屏幕显示器余度设计,给出了余度设计的基本方法,提出了一种余度管理方案,该设计思想也可用于其它机载设备中。     

民用飞机惯性基准系统研究

惯性基准系统是民用飞机非常重要的机载系统,为飞机显示系统、飞行控制系统以及其他系统提供姿态、航向、姿态角速率和加速度等信息,并可以作为飞行管理系统的导航源,输出即时地理位置信息,本文以某型号民用飞机为例,介绍了其惯性基准系统的组成、基本工作模式及其最新的发展,并给出了其安装校准方法。     

大型民机的非相似余度飞控计算机研究

 对中国自主研制的大型民机的余度飞行控制系统进行基础技术研究,设计了一套适合民机电传(FBW)系统的余度飞控计算机(FCC)新方案。提出了民机余度飞控计算机的2个设计准则：满足系统的可靠性指标和满足FO/FO/FO容错等级。然后根据这2个基本准则,给出了民机余度飞控计算机设计的7个建议,从而确定了民机余度飞行控制系统的余度数和余度结构：新型民机的余度飞行控制系统可采用非相似四余度,每个余度通道由两个支路构成比较监控结构,每个支路运行2套软件,保证软硬件系统的可靠性均衡。还确定了民机余度飞行控制系统的工作方式,使用Petri网分析了新方案的可靠性,并与B777和A320的余度飞控计算机进行了比较。     

大气数据-惯性组合导航系统

大气数据-惯性组合导航系统的原理框图如图1所示。该系统包含低精度惯导系统、大气数据计算机、磁感应式航向传感器、卡尔曼滤波器及控制器等部分。系统有两种工作方式。第一种工作方式中,开关S_1和S_2均闭合。第二种工作方式中,仅S_1闭合,磁航向只用于惯导系统的方位粗对准,惯性平台航向用于分解真空速向量。本文研究系统在第二种工作方式中的性能。     

民用飞机的大气数据模块功能性分析

目前,国内外对于民用飞机大气数据系统的研究多集中于大气数据计算机和皮托管气动特性方面,而鲜有关于大气数据模块对大气数据系统提供有效数据的研究。为了研究大气数据模块对民用飞机压力管路和数据精度的影响,以机上管路和高度参数建立模型,对大气数据惯性基准系统中大气数据模块的组成结构、工作性能进行分析,得到 CRJ200、G450 和 G550 三种机型的大气测试数据,并找到造成不同误差范围的原因。结果表明：装有大气数据模块的 G450 和 G550 机型能够有效提高飞机的渗漏精度,实时反映民用飞机的大气数据信息;大气数据模块的使用对管道变形、渗漏以及数据精度等问题有重大改善,可为民用飞机大气数据系统设计提供参考。     

卫星-惯性-星光最优组合导航系统在航天飞机导航中的应用

 文中对航天飞机星光-惯性导航系统进行了简要分析从最优系统组成原理、余度管理方法、系统性能分析等方面研究了卫星-惯性-星光组合导航系统的概念设计。     

小型无人机的导航与制导仿真系统研究

研究了基于飞行器动力学模型的小型无人机的惯性组合导航与制导系统仿真技术,组合导航系统嵌入了飞行器的轨迹和姿态控制回路,建立了基于MATLAB/AEROSIM的组合导航计算机仿真系统,仿真系统包括惯性组合导航仿真模块、传感器仿真支持模块、飞行器6自由度动力学模型模块、飞行器轨迹生成、轨迹控制与姿态控制模块、导航仿真评估模块。基于该仿真系统,目前已开展惯性/卫星深组合、惯性/大气数据融合等理论算法和技术研究。     

飞行传感器的故障检测与识别

 飞行传感器是飞行控制和导航系统中的薄弱环节,它们的故障率一般是比较高的。为了提高系统的可靠性,对传感器的故障应能实时地检测和识别,并重构传感器所测量的信号(修正)。为此,在系统中常采用传感器的硬件余度和解析余度。本文介绍了飞行传感器硬件余度和解析余度的原理以及几种实用的余度方案,对解析余度中的统计决策原理和故障检测的鲁棒性问题也作了简单介绍。     

采用一组卡尔曼滤波器检测发动机传感器故障

在发动机全功能数字电子控制系统中,提高传感器工作的可靠性是十分重要的,除了不断对传感器本身的性能加以改进提高外,现在广泛地采用了余度技术。近二十年来对解析余度(Analyt ical Redundancy)进行了广泛的研究,解析余度(AR)方法是基于各状态变量之间存在的解析关系,在系统可观条件下,利用无故障的输出测量值去估计(构造)已故障传感器正常工作状态时的输出信息,从而实现对故障的检测、隔离与重构,保证控制系统具有预定的控制性能。      

惯性平台水平角误差测量方法的研究

提出了一种测量惯性平台水平角误差的方法,该方法以光电自准直仪为测量工具,通过在平台上建立光学水平基准,自动完成惯性平台在摇摆状态下水平角误差的测量,测量方便、准确、可靠。     

电气/机械混合四余度无刷直流力矩电动机绕组短路分析

研究了绕组短路故障对直接驱动作动器(DDA)用电气/机械混合四余度无刷直流力矩电动机(BLDCTM)性能的影响。基于电气/机械混合四余度BLDCTM的数学模型,分析了短路故障对电机电气参数造成的影响,并且建立了绕组匝间短路和相间短路这两种短路形式下的等效电路模型。电机系统的仿真结果表明,本文所采用的低转速电气/机械混合四余度BLDCTM某一相绕组出现匝间短路或某余度的两相绕组出现相间短路时,DDA系统依然可以正常运行。电气/机械混合四余度BLDCTM完全可以克服绕组短路故障的影响,提高了DDA系统的可靠性。     

基于UKF的GPS/SINS组合导航直接式滤波算法

基于无迹卡尔曼滤波(UKF)方法,使用姿态、速度、位置等9个导航参数组成状态向量,以GPS系统输出的速度、位置组成6维观测向量,构建直接式结构的UKF滤波器。该滤波器能够直接反映系统导航参数的动态过程,准确显示运动状态演变。针对GPS/SINS组合导航系统的特点,构建了GPS/SINS组合导航直接式卡尔曼滤波仿真验证系统,仿真结果验证了基于UKF的GPS/SINS组合导航直接式滤波算法的有效性,该直接式非线性滤波算法可使惯性组合导航系统的导航精度得到提高。