趙劍 趙洪甲

摘 要：光纖捷聯(lián)航姿系統(tǒng)是一種新型的慣性系統(tǒng)，由于其省去機(jī)電式實(shí)體工作臺(tái)，補(bǔ)償后采用“數(shù)學(xué)平臺(tái)”實(shí)時(shí)解算出相關(guān)信息，其成本、重量和體積都比平臺(tái)式慣性系統(tǒng)大降低，而可靠性大為提高。在維護(hù)使用上也帶來(lái)了很多方便。國(guó)外無(wú)人機(jī)快速發(fā)展，光纖捷聯(lián)航姿系統(tǒng)已被廣泛使用。國(guó)外無(wú)人機(jī)已到達(dá)階段性檢查期，本文對(duì)其修理階段工作進(jìn)行研究，形成裝備修理保障能力。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);光纖捷聯(lián)航姿系統(tǒng);測(cè)量方法;校準(zhǔn)

引言

光纖捷聯(lián)航姿系統(tǒng)是某型無(wú)人機(jī)飛行傳感器系統(tǒng)的重要組成部分，為無(wú)人機(jī)無(wú)人機(jī)管理計(jì)算機(jī)提供快速內(nèi)回路控制信號(hào)，接收起降引導(dǎo)接收機(jī)和無(wú)人機(jī)管理計(jì)算機(jī)的輔助信息，經(jīng)解算向無(wú)人機(jī)管理計(jì)算機(jī)輸出完成的無(wú)人機(jī)三軸角速率、三軸過(guò)載、姿態(tài)航向、位置和速度等信息，為無(wú)人機(jī)管理計(jì)算機(jī)提供回場(chǎng)控制。光纖捷聯(lián)航姿系統(tǒng)由航姿部件、GPS天線和安裝托架組成，安裝托架是光纖航姿與無(wú)人機(jī)之間的機(jī)械接口，光纖捷聯(lián)航姿通過(guò)安裝托架固定在無(wú)人機(jī)上，采用快卸方式，便于維護(hù)和更換。同時(shí)對(duì)于安裝托架的安裝誤差要求比較高，與無(wú)人機(jī)水平軸的夾角不大于0.1°，與無(wú)人機(jī)航向軸的夾角不大于0.2°。如何做到安裝誤差越小，研究簡(jiǎn)單有效的測(cè)量方法就成為擺在工程技術(shù)面前的一項(xiàng)緊急迫切的任務(wù)，現(xiàn)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和工作實(shí)踐，對(duì)此做出分析。

1 工作原理

光纖航姿系統(tǒng)的基本原理是根據(jù)牛頓定律，利用陀螺儀、加速度計(jì)等慣性元件感受載體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行積分運(yùn)算，從而得到載體的姿態(tài)、速度、位置等導(dǎo)航參數(shù)，工作原理見圖1。光纖航姿純慣性位置和速度誤差隨航行時(shí)間而增長(zhǎng)，滿足不了無(wú)人機(jī)長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航精度要求，需要定期加以修正。光纖航姿采用二階阻尼算法，對(duì)起降引導(dǎo)接收機(jī)發(fā)送的衛(wèi)星定位信息與自解算的純慣性導(dǎo)航信息進(jìn)行組合。

2 安裝

航姿部件安裝在無(wú)人機(jī)中軸線附近，通過(guò)3個(gè)直徑5.5mm通孔安裝支架與載體進(jìn)行固定安裝，注意航姿部件與對(duì)應(yīng)掛點(diǎn)基準(zhǔn)對(duì)齊。航姿部件與無(wú)人機(jī)軸線之間的安裝誤差必須在下列公差范圍內(nèi)：俯仰和橫滾：0.1°，航向：0.2°。將航姿部件沿安裝支架組件導(dǎo)軌推入到定位銷并用銷緊螺栓緊固。安裝支架組件外形圖見圖2。

3 安裝校準(zhǔn)

航姿托架與光纖捷聯(lián)航姿機(jī)箱的接觸面與無(wú)人機(jī)水平面的夾角不大于0.1°。具體方法如下：無(wú)人機(jī)調(diào)至水平狀態(tài)，將成品托架置于系統(tǒng)地板上，緊固3個(gè)安裝釘，通過(guò)水平儀測(cè)量成品托架上表面定位面的水平精度，如不滿足要求，需將托架拆卸，調(diào)整成品托架同機(jī)體連接處墊片厚度達(dá)到精度要求，加墊后安裝螺釘可適當(dāng)加長(zhǎng)。

航姿托架與光纖捷聯(lián)航姿機(jī)箱的接觸面與無(wú)人機(jī)航向的夾角不大于0.2°。以光纖捷聯(lián)航姿托架后安裝孔為圓心，調(diào)節(jié)航姿托架前部?jī)蓚€(gè)腰型孔，實(shí)現(xiàn)航向調(diào)節(jié)。

4 機(jī)載試驗(yàn)

4.1? 組合導(dǎo)航功能及模式切換

檢查光纖航姿組合導(dǎo)航功能及模式切換，試驗(yàn)步驟：將飛機(jī)管理計(jì)算機(jī)、光纖航姿上電;使用數(shù)據(jù)鏈仿真程序指令區(qū)發(fā)送遙控開關(guān)碼光纖航姿對(duì)準(zhǔn)指令，光纖航姿對(duì)準(zhǔn)后，檢查光纖航姿與內(nèi)嵌的GPS組合;斷開航姿與GPS天線的連接，檢查光纖航姿與飛機(jī)管理計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)GPS組合。確認(rèn)光纖航姿與內(nèi)嵌GPS和飛機(jī)管理計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的信息組合導(dǎo)航功能及模式切換正確，進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

4.2? 光纖航姿信號(hào)極性檢查

檢查光纖航姿各傳感器信號(hào)以及姿態(tài)的極性。試驗(yàn)可通過(guò)將光纖航姿從安裝托架上拆下后（保持電纜連接）手動(dòng)晃動(dòng)。若飛機(jī)不能收到衛(wèi)星信號(hào)，則需將飛機(jī)推出機(jī)庫(kù)外進(jìn)行。試驗(yàn)步驟：飛機(jī)管理計(jì)算機(jī)、光纖航姿上電;確認(rèn)光纖航姿標(biāo)示航向與無(wú)人機(jī)順航向一致;發(fā)對(duì)準(zhǔn)指令使光纖航姿對(duì)準(zhǔn);光纖航姿對(duì)準(zhǔn)后，依據(jù)光纖航姿機(jī)箱上的航向標(biāo)記，用手晃動(dòng)光纖航姿，檢查俯仰、橫滾和航向極性：

俯仰方向?qū)o(wú)人機(jī)抬頭方向旋轉(zhuǎn)，然后恢復(fù)初始位置（俯仰角極性為正，軸向過(guò)載先為正后為負(fù)，俯仰速率在俯仰角增大時(shí)為正，減小時(shí)為負(fù)）;

滾轉(zhuǎn)方向?qū)o(wú)人機(jī)向右滾轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，然后恢復(fù)初始位置（滾轉(zhuǎn)角極性為正，側(cè)向過(guò)載先為負(fù)后為正，滾轉(zhuǎn)速率在滾轉(zhuǎn)角增大時(shí)為正，減小時(shí)為負(fù)）;

偏航方向?qū)o(wú)人機(jī)向右偏航方向旋轉(zhuǎn)，然后恢復(fù)初始位置（偏航角極性為正，法向過(guò)載一直為正，偏航速率在偏航角增大時(shí)為正，減小時(shí)為負(fù)）。

確認(rèn)光纖航姿信號(hào)極性符合要求后，進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

4.3? 差分功能測(cè)試

檢查光纖航姿內(nèi)嵌的GPS板的差分功能是否滿足工作要求，飛機(jī)與起降引導(dǎo)差分站之間滿足通視要求。試驗(yàn)步驟：飛機(jī)管理計(jì)算機(jī)、光纖航姿上電;起降引導(dǎo)差分站上電并工作正常;檢查GPS板定位狀態(tài)是否為RTK狀態(tài);關(guān)閉差分引導(dǎo)站5分鐘左右再開啟，檢查GPS板的定位狀態(tài)切換是否滿足要求。

確認(rèn)光纖航姿內(nèi)嵌的GPS板能正確建立差分及定位狀態(tài)切換滿足要求，試驗(yàn)結(jié)束。

5結(jié)束語(yǔ)

國(guó)外的光纖航姿及其應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快，光纖航姿的研究已經(jīng)取得重大成果，低、中等級(jí)精度的光纖捷聯(lián)已經(jīng)產(chǎn)品化，在軍用和民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，高精度的光纖航姿的研究開發(fā)也已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，國(guó)外無(wú)人機(jī)采用高精度光纖捷聯(lián)作為輔助，作戰(zhàn)和偵察能力效果提升顯著，外貿(mào)無(wú)人機(jī)技術(shù)狀態(tài)更為復(fù)雜，各系統(tǒng)變化較大。對(duì)無(wú)人機(jī)修理能力和素質(zhì)提出了更高的要求。為此，作者在文中借助對(duì)光纖捷聯(lián)航姿系統(tǒng)原理、試驗(yàn)的研究，提出了針對(duì)外貿(mào)型無(wú)人機(jī)的修理能力的建設(shè)，為無(wú)人機(jī)的修理帶來(lái)促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]孫德芬，耿維明.測(cè)量誤差及其分類，上海計(jì)量測(cè)試，2002年版。

作者簡(jiǎn)介：

趙劍，工程師，從事航空裝備修理。

（石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司，河北 石家莊 050208）