張輝 王也

摘 要 IRS的地面校準(zhǔn)方法是IRS輸出有效參數(shù)的重要前提條件，所以對(duì)比和研究合適的校準(zhǔn)方法意義重大。文章對(duì)3種地面校準(zhǔn)方法（Absolute，Plumb Bob和Nose Plunge）進(jìn)行了介紹，并著重對(duì)比了前兩種方法的原理和精度要求，通過(guò)對(duì)比分析得出了兩種方法的可行性。

關(guān)鍵詞 民用飛機(jī)；IRS；地面校準(zhǔn)

中圖分類號(hào) V2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）212-0157-02

在現(xiàn)代民用飛機(jī)上，慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)（Inertial？ Reference？System，IRS）作為一個(gè)重要系統(tǒng)，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。IRS和許多飛機(jī)上的重要系統(tǒng)有交聯(lián)，因此其精度的高低會(huì)直接影響到飛機(jī)上與之交聯(lián)的重要系統(tǒng)，例如飛控系統(tǒng)等[ 1 ]?！翱湛汀焙汀安ㄒ簟眱纱笙盗械娘w機(jī)均裝備有IRS，可見(jiàn)其性能的優(yōu)越性和使用的廣泛性。

1 地面校準(zhǔn)的意義

IRS作為提供A級(jí)功能的系統(tǒng)，其地面校準(zhǔn)直接影響到IRS輸出參數(shù)的正確性，所以研究IRS的地面校準(zhǔn)方法意義重大。IRS安裝到飛機(jī)上之后，需要進(jìn)行地面校準(zhǔn)，這樣才能正常工作。地面校準(zhǔn)的意義在于將IRS的坐標(biāo)系與飛機(jī)的機(jī)體坐標(biāo)系完全重合，這樣IRS才能夠輸出正確的姿態(tài)，航向以及加速度信息，才不至于出現(xiàn)極性錯(cuò)誤等較為嚴(yán)重的錯(cuò)誤。

2 地面校準(zhǔn)的方法及對(duì)比

IRS的地面校準(zhǔn)有3種方法，分別為Absolute，Plumb？Bob和Nose？Plunge。

Absolute法要求直接測(cè)量出飛機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)角以及真航向角。

Plumb？Bob法相對(duì)復(fù)雜一些，需要測(cè)量的參數(shù)較多，如圖1所示。將飛機(jī)拖到繪制的航向參考線附近（圖中HT=260.8048°以及飛機(jī)與參考線的相對(duì)位置僅供參考，HT為真航向值），將飛機(jī)調(diào)整為水平狀態(tài)。機(jī)頭在航向參考線右側(cè)，測(cè)量機(jī)頭參考點(diǎn)在地面的投影點(diǎn)，到航向參考線的垂直距離D1為正，反之為負(fù)；機(jī)尾在航向參考線左側(cè)，測(cè)量機(jī)尾參考點(diǎn)在地面的投影點(diǎn)，到航向參考線的垂直距離D2為正，反之為負(fù)；機(jī)頭和機(jī)尾參考點(diǎn)距離為L(zhǎng)。需要測(cè)量L，D1和D2的值，參考航向HT已知，通過(guò)解如下三角函數(shù)就可以計(jì)算出飛機(jī)縱軸線與參考航向的夾角，從而求出當(dāng)前飛機(jī)的真航向角。

Nose？Plunge法是在不能使用Plumb？Bob法的前提下，還需要一些特定的條件，這里就不展開(kāi)討論。

使用Absolute和Plumb？Bob方法校準(zhǔn)達(dá)到相同的系統(tǒng)精度，所要求的測(cè)量精度也不盡相同，詳見(jiàn)如表1所示。

通過(guò)分析表1所知，兩種方法所需的姿態(tài)測(cè)量精度是一致的。Absolute法需要測(cè)量飛機(jī)當(dāng)前的真航向，對(duì)工藝要求很高，難點(diǎn)有二，一是為了達(dá)到真航向高精度測(cè)量，就要確定出飛機(jī)更高精度縱軸，這對(duì)總體設(shè)計(jì)和工藝水平的要求極高；其二是即便是確定了高精度且可測(cè)量的飛機(jī)實(shí)體縱軸來(lái)測(cè)量其真航向值，還需要通過(guò)具有資質(zhì)的測(cè)繪院進(jìn)行測(cè)量，每架機(jī)的真航向均不同，且每次地面校準(zhǔn)均需要重新測(cè)量，工序太復(fù)雜，且成本高昂。

Plumb？Bob方法需要的圖1中的參考航向HT，可以在總裝廠房預(yù)先畫(huà)出一條足夠長(zhǎng)實(shí)體線，通過(guò)測(cè)繪院測(cè)出其真航向值。然后將這個(gè)實(shí)體線作為工裝固定，可以重復(fù)使用，這樣就大大降低了整體的工藝難度，提高了效率，同樣節(jié)約成本。

地面校準(zhǔn)的方法雖然不盡相同，但最終的目的都是要得到飛機(jī)當(dāng)前真實(shí)的真航向，再通過(guò)計(jì)算，將飛機(jī)的縱軸與IRS設(shè)備任何一個(gè)表面的夾角計(jì)算出來(lái)，傳遞給IRS并保存。Absolute法中飛機(jī)真航向的測(cè)量精度為±0.01°，遠(yuǎn)比Plumb？Bob法中真航向參考線的測(cè)量精度（±0.005°）低。究其原因，Plumb？Bob法是通過(guò)解三角形來(lái)計(jì)算出當(dāng)前飛機(jī)縱軸線的真航向角，但是L、D1和D2的測(cè)量存在一定誤差的，解三角函數(shù)本身也會(huì)引入計(jì)算誤差的，所以為了最終飛機(jī)當(dāng)前真航向滿足精度，相應(yīng)的就要提高HT的精度要求。

3 Plumb Bob法L測(cè)量考慮

在機(jī)身縱軸線上選擇合適的水平測(cè)量點(diǎn)（如圖2和圖3所示）。飛機(jī)上縱軸上兩點(diǎn)的選擇有以下幾點(diǎn)考量：

1）兩個(gè)參考點(diǎn)之間的距離L應(yīng)該盡可能的長(zhǎng)。

2）兩個(gè)點(diǎn)在飛機(jī)正下方的垂直投影應(yīng)該在參考航向基準(zhǔn)線的長(zhǎng)度范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

綜合以上對(duì)比和分析，使用Plumb？Bob法對(duì)IRS進(jìn)行地面校準(zhǔn)，是比較合理，工藝難度不大，且成本較低的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]張?zhí)旃?，王秀萍，王麗霞，?捷聯(lián)慣性導(dǎo)航技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.