[发明专利]包括用于测量计算出的姿态的完整性的设备的混合AHRS系统

说明书

本发明的领域是用于测量载体的姿态的混合系统的领域，该系统包括：‑卫星定位系统(10)；‑测量单元(20)，其包括至少一个陀螺仪；‑电子设备(30)，其用于根据源自卫星定位系统和测量单元的信息来计算载体的姿态信息。根据本发明的混合系统包括计算电子设备，该计算电子设备包括用于计算角保护半径的模块，该角保护半径为这样的角半径：其使得计算出的姿态与载体的真实姿态之间的误差不被包括在该半径内的风险小于给定概率，所述半径等于两个贡献的总和，第一贡献等于与测量单元相关的定位误差，第二贡献等于与卫星定位系统相关的定位误差。

技术领域

本发明的领域主要是航空导航的领域，并且特别是实现惯性测量单元和卫星地理定位模块两者的混合测量系统的领域。

背景技术

被称为“AHRS”(Attitude and Heading Reference System(姿态和航向参考系统)的首字母缩写)的系统是并入加速度和角旋转的惯性测量以便确定载体的姿态的设备。姿态被理解为表示载体在空间中的定向。该载体通常是飞机。在这种情况下，姿态典型地由侧倾值(roll value)、俯仰值(pitch value)和偏摆值(yaw value)定义。

由于来自各种传感器的测量中的缺陷，因此这些姿态是有误差的，并且误差的量是递增的。在一些AHRS(例如，图1中呈现的AHRS)中，通过将在对角速度V_A进行积分之后获得的积分姿态A_I与参考姿态A_R进行比较来校正积分姿态A_I，该参考姿态A_R通常是通过将地球的重力投影到与载体相关的水平轴上而获得的被称为加速度计姿态(accelerometricattitude)的姿态。AHRS姿态与参考姿态之间的偏差以一定的增益G环回。在该图和图3中，积分器通过由拉长的S给出的积分符号表示。

为了改进系统的准确度，惯性测量可以与源自卫星导航系统(该系统称为GNSS，Global Navigation Satellite System(全球导航卫星系统)的首字母缩写)的测量合并。

在航空上下文中，要求对有关飞行器姿态的数据的完整性进行实时量化，即，对测量误差高于考虑到各种可能的故障原因的确定的阈值的概率进行实时量化。例如，对于飞机姿态测量，通常要求完整性小于每小时10^-7。

从AHRS获得的姿态是在没有对其完整性进行量化的情况下提供的。然而，在使用接近高性能惯性单元的算法的算法的情况下，有可能估计这种完整性。这种方法要求：

-高复杂度和高计算负荷，通过并行使用多个Kalman滤波器来估计惯性单元的完整性。题为“Method for determining a radius of protection associated with anavigation parameter of a hybrid inertial navigation system and associatedsystem”的欧洲申请EP 3 018 447参考文件提出了这种类型的第一解决方案。题为“Methodand system for providing integrity for hybrid attitude and true heading”的专利US 9 341 718也提出了这种类型的解决方案。

-对AHRS单元的惯性传感器的性能进行约束，以便使其具有允许使用Kalman滤波器的准确度。作为示例，陀螺仪的漂移必须小于每小时10度。

发明内容

根据本发明的混合系统不存在上述缺点。实际上，姿态估计是按常规执行的。AHRS位置是通过对AHRS惯性测量进行三重积分来估计的。将这些AHRS混合位置与GNSS位置进行比较以从中推断出校正。这些校正应用于混合数据。