[发明专利]飞行设备输出姿态修正系统及方法

说明书

本公开提供了一种飞行设备输出姿态修正系统，包括地面信标发射机，包括发射天线，用于发射电磁波信号；以及机载跟踪天线设备，设置在飞机上，其中，机载跟踪天线设备包括相控阵天线，用于接收发射天线发射的电磁波信号；以及信号跟踪处理单元，与相控阵天线连接，用于根据电磁波信号确定相控阵天线的第一姿态角信息，根据相控阵天线的第一姿态角信息计算飞机的参考姿态角信息，以及向惯性导航设备反馈飞机的参考姿态角信息，以使得惯性导航设备根据参考姿态角信息修正自身输出的飞机姿态信息。本公开还提供了一种飞行设备输出姿态修正方法。

技术领域

本公开涉及自动化控制领域，更具体地，涉及一种飞行设备输出姿态修正系统和一种飞行设备输出姿态修正方法。

背景技术

飞机在飞行过程中需要惯性导航设备提供飞机的姿态、位置及航向等参数，其精度直接影响了飞行的安全性和可靠性。目前惯性导航设备的传感器主要包括陀螺仪和加速度计，且陀螺仪是测量姿态的核心器件，陀螺仪的精度决定了惯性导航设备输出姿态的精度。但陀螺仪存在漂移误差，而且随时间会累计。一般情况下，精度越高的陀螺仪结构越复杂，制造越困难，成本越高。

目前，工程中常用的方法是将陀螺仪、加速度计、磁强记、GPS接收机等传感器的数据结合卡尔曼滤波来进行融合与误差补偿，以得出姿态角的估计值。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：在相关技术中，惯性导航设备输出的姿态精度仍然无法满足姿态测量的高精度要求，导致飞机的安全性和可靠性低。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种飞行设备输出姿态修正系统，包括：地面信标发射机，包括发射天线，用于发射电磁波信号；以及机载跟踪天线设备，设置在飞机上，其中，上述机载跟踪天线设备包括：相控阵天线，用于接收上述发射天线发射的电磁波信号；以及信号跟踪处理单元，与上述相控阵天线连接，用于根据上述电磁波信号确定上述相控阵天线的第一姿态角信息，根据上述相控阵天线的第一姿态角信息计算上述飞机的参考姿态角信息，以及向惯性导航设备反馈上述飞机的参考姿态角信息，以使得上述惯性导航设备根据上述参考姿态角信息修正自身输出的飞机姿态信息。

根据本公开的实施例，飞行设备输出姿态修正系统还包括惯性导航设备，设置在上述飞机上，用于测量并输出上述飞机的位姿信息，其中，上述飞机的位姿信息包括上述飞机的位置信息和上述飞机的姿态信息；上述信号跟踪处理单元还用于：获取上述飞机的位置信息和上述地面信标发射机的位置信息；根据上述飞机的位置信息和上述地面信标发射机的位置信息计算上述发射天线在地理坐标系下的第二姿态角信息；根据上述发射天线在地理坐标系下的第二姿态角信息和上述飞机的姿态信息，确定上述发射天线在以飞机为坐标原点的载体坐标系下的第三姿态角信息；以及根据上述第三姿态角信息控制上述相控阵天线指向上述发射天线。

根据本公开的实施例，根据上述发射天线在地理坐标系下的第二姿态角信息和上述飞机的姿态信息，确定上述发射天线在以飞机为坐标原点的载体坐标系下的第三姿态角信息包括：根据上述飞机的姿态信息确定转换矩阵；以及根据上述发射天线在地理坐标系下的第二姿态角信息和上述转换矩阵，确定上述发射天线在以飞机为坐标原点的载体坐标系下的第三姿态角信息。

根据本公开的实施例，上述机载跟踪天线设备还包括：伺服控制系统，用于在上述信号跟踪处理单元的控制下，驱动上述相控阵天线指向上述发射天线。

根据本公开的实施例，在上述伺服控制系统驱动上述相控阵天线指向上述发射天线之后，上述信号跟踪处理单元用于根据上述发射天线当前发射的电磁波信号确定上述相控阵天线的第一姿态角信息。

根据本公开的实施例，上述地面信标发射机还包括：高频信号源，用于产生上述电磁波信号；以及功率放大器，设置在上述高频信号源和上述发射天线之间，并与上述高频信号源和上述发射天线分别相连。

根据本公开的实施例，上述地面信标发射机安装在已测量过经度、纬度和高度的目标位置。