[发明专利]微小型无人机航姿测量系统动态综合性能测试装置及方法

说明书

微小型无人机航姿测量系统动态综合性能测试装置及方法，它属于惯性导航技术领域。本发明解决了现有方法中航姿测量单元的动态综合性能测试结果的精度低以及对航姿测量单元周围磁场干扰的抑制效果有限的问题。本发明额外增设具有磁场屏蔽单元的动态磁场模拟单元，通过地磁解算单元进行控制，可以实现对不同位置地磁场的动态模拟，同时有效的抑制了周围磁场的干扰。该设备可同时对航姿测量单元中的所有测量元件进行测量标定，更好的反应出航姿测量单元的动态综合性能指标，提升了对航姿测量单元的动态综合性能的测试精度。本发明可以应用于微小型无人机航姿测量系统动态综合性能的测试。

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，具体涉及一种微小型无人机航姿测量系统动态综合性能测试装置及方法。

背景技术

微小型无人机飞行控制系统的重要信息来源以及核心功能模块是航姿测量系统，该系统的主要功能是测量微小型无人机的航向角、俯仰角、横滚角等飞行参数信息，以供微小型无人机飞控系统使用，从而确保其飞行稳定性以及飞行安全。

MEMS惯性测量元件具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等特点，由MEMS陀螺仪及加速度计等MEMS惯性测量元件加磁强计的航姿测量方案是微小型无人机航姿测量系统的核心，而MEMS加速度计、MEMS陀螺仪和磁强计的动态综合性能指标的测试是保障微小型无人机姿态测量精度的基础，更是保障微小型无人机飞行控制准确度及飞行安全的关键。因此对微小型无人机航姿测量系统动态综合测试方法及其设备的研究具有非常重要的意义。

但是目前国内外尚无一套完整的航姿测量系统动态综合性能检测方法及设备，一般情况下，只能实现针对航姿测量系统中某一单独测量元件的动态测量，得出相应的动态性能指标，且对周围磁场的干扰也无有效抑制措施，而这与微小型无人机航姿测量系统的实际应用环境，即微小型无人机的飞行过程相差较大，无法真实反映该系统在微小型无人机应用中的动态性能。基于视觉的动态误差视觉标定方法虽然可以利用多个高速摄影仪对待测航姿测量单元进行动态测量，可以有效测量其动态误差。但由于常见的视觉标定系统对于磁场的干扰也无有效抑制措施，因此很难准确地同时测量微惯性器件和磁强计的动态误差。另外，通过在大型磁屏蔽室内安装基于连杆传动机构的无磁转台，可以将电机安装在屏蔽室以外，避免对待测设备的干扰，实现动态综合测试。但是该方法目前尚不成熟，传动机构会破坏磁屏蔽室的完整性，屏蔽效果有限，同时测试精度及成本都有较大限制。

发明内容

本发明的目的是为解决现有方法中航姿测量单元的动态综合性能测试结果的精度低以及对航姿测量单元周围磁场干扰的抑制效果有限的问题，而提出了微小型无人机航姿测量系统动态综合性能测试装置及方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

基于本发明的一个方面，微小型无人机航姿测量系统动态综合性能测试装置，所述装置包括三轴转台、地磁模拟单元、磁场屏蔽单元、测试解算单元、地磁解算单元、第一航姿测量单元和第二航姿测量单元，其中：

所述地磁模拟单元和三轴转台分别安装于不同场地，第一航姿测量单元位于三轴转台平面上，第二航姿测量单元位于地磁模拟单元内部，第一航姿测量单元与第二航姿测量单元的结构完全相同；

所述地磁模拟单元的外部设有磁场屏蔽单元，磁场屏蔽单元用于屏蔽外界磁场对第二航姿测量单元的影响；

所述地磁解算单元分别与三轴转台和地磁模拟单元相连接，地磁解算单元用于获取三轴转台姿态信息，并根据获取的三轴转台姿态信息解算出地磁场信息；

所述地磁模拟单元用于根据地磁场信息模拟当前的地磁向量，并根据模拟出的地磁向量给定第二航姿测量单元的磁场输入；

所述测试解算单元用于同步第一航姿测量单元和第二航姿测量单元的输出信息，并与三轴转台的输出姿态信息进行对比。

基于本发明的另一个方面，所述方法具体为：