第一章航空电子系统电子教案飞行惯导系统

惯性基准系统工作方式
（B）对准方法/步骤 ①正常对准 （a）MSU开关从OFF转到ALIGN/NAV位，ALIGN灯亮，ON DC灯亮5秒， 然后灭。引入当地Ф 、λ ，（ISDU上引入/CDU引入） （b）对准显示，ISDU右显示器7到0分钟倒计时，整个过程共10分钟。 正常情况下10分钟后ALIGN灯灭，对准结束，MSU可转到NAV位； 当10分钟校准后ALIGN灯继续亮，MSU开关由ALIGN位转到NAV位， ALIGN灯灭，也说明校准正常。如果引入的Ф 、λ 不正确，则 ALIGN灯闪亮；系统有故障，MSU上FAULT灯亮。 （c）对准故障显示
惯性基准系统工作方式
导航方式
惯性基准系统工作方式
IRS姿态方式
• ATT方式是备用工作方式，只有在下列条件使用ATT方式： –飞行中，工作在NAV方式，短时短电，10秒后转为备 用（电瓶）供电，ON DC灯亮。 –飞行中，工作在NAV方式，监控系统探测到故障， MSU上FAULT灯亮。 –短航线飞行（或其他原因）不需要NAV方式时，不需 要提供地速、位置、航迹等其他导航数据或需要姿 态信息时。 –注：一旦转到ATT位，再转到ALIGN/NAV无效，除非 在地面断电（OFF）后，飞机静止条件下由ALIGN顺 序进行。所以，一般转到ATT方式时有2秒延迟，防 止误入。当选择姿态方式，IRS要求输入飞机的磁航 向信息。可以在CDU和ISDU上输入。
惯性基准系统
3.惯性基准组件（IRU）
惯性基准系统 • 三个加速度计，分别测量飞机三个轴的轴向加 速度 • 三个激光陀螺，分别测量飞机三个轴的旋转角 速度 • 计算机，对陀螺和加速度计进行误差补偿，建 立姿态矩阵，姿态速率计算并解算姿态参数。 对加速度信号进行坐标变换，计算水平和垂直 导航参数。完成IRS对准程序，故障监控 。 • IRU前面板有一个“故障球”指示器，黄色半 球显示为故障状态，黑色半球显示为正常状态。 • 一个检查按钮，与ISDU上的“TEST”位并联， 按下后启动自检程序。MSU选择ATT方式或地速 大于20KT时不允许进行自检。
概述
• 坐标系概念:根据牛顿力学定律，利用加 速度计连续地测量，从而去计算飞机相 对某一导航坐标系（人工建立的陀螺平 台或计算机的“数学平台”）的加速度 信息，通过计算输出飞机相对导航坐标 系的其他导航参数。
概述
1、惯性坐标系——地球中心为原点，即地球中心惯性 坐标系。一轴沿地球自转轴方向，另两轴在赤道平面 内。坐标不随地球转动。
惯性基准系统
2.惯性系统显示组件（ISDU）
惯性基准系统
选择电门-选择显示数据，共有以下五种。 • TEST-启动自检程序，IRU标准数据输出，在ISDU和 相应显示器上显示。NAV方式地速大于20KT或ATT方 式，检查禁止。 • TK/GS- 左 显 示 TK 0-359.9 度 （ 分 辨 率 为 0.1º） 右显示GS 0-2000KT（分辨率为1KT） • PPOS-左显示Ф （S90º -N90º ） 右显示λ （E180º -W180º ），分辨率0.1分 • WIND-右显示U（0-256KT），分辨率1KT 左显示δ （0-359º ），分辨率1º 如果ADC送来的真空速TAS小于101KT，风速显示100KT 且风向与飞机航向相同。 • HDG/STS-左显示ψ （0-359.9º ），分辨率0.1º
惯导系统工作原理
捷联式惯导基本工作原理
惯导系统工作原理
• “数学平台”体现在方向余弦矩阵将加速度由 机体坐标系转换到导航坐标系（指北平台）上。 • 导航计算机将“数学平台”上的加速度分量进 行计算，获得导航数据。导航计算机向姿态矩 阵提供“平台”的速度指令，以便根据当时位 置在计算机中建立“地理坐标系”。姿态计算 提供姿态和方位信号输出。 • 导航计算部分向显示器提供位置、地速、航迹、 风向、风速等信息。 • 姿态计算部分向显示器提供姿态、航向、状态 等信息。• Biblioteka 导元件:激光陀螺和加速度计概述
激光陀螺测量角速度原理
概述
加速度计工作原理
惯导系统工作原理
平台式惯导基本工作原理
惯导系统工作原理
• 指北平台式惯导系统主要包括：惯性平台、计算机和 控制显示器三大部分。一般惯性平台和计算机装在一 起称为惯导组件。控制部分包括工作方式选择控制和 显示格式控制。 • 惯性平台包括三个二自由度积分陀螺组成的稳定系统 （或二个三自由度陀螺组成的稳定系统），三个稳定 系统使平台相对空间稳定，抗干扰力矩并使平台与飞 机运动隔离。平台上安装三个加速度计，分别测量导 航坐标系三个轴的轴向加速度。垂直加速度一般只作 为飞行控制系统阻尼功能 ，不做导航计算． • 指北方位平台式惯导的对准： 使平台坐标系与导航坐标系（地理坐标系）重合，建 立初始条件。对准分粗对准和精对准。粗/精对准要 求速度快。粗对准要求尽快将平台对准到一定精度范 围内；精对准是计算机对平台各参数进行精确计算并 加以校正的过程。
惯性基准系统 右显示器的左边，在ALIGN期间由7分钟倒计时； 右边显示失效代码。 BRT：与显示选择同轴调钮，以调节显示亮度。 键盘：其中N（2）、W（4）、H（5）、E（6）、 S（8），第一次按下显示字符，以后为数字显 示。引入数据不合理，则“CLR”灯亮，需要按 下 “ CLR” 键 ， 灯 灭 。 引 入 字 符 和 数 字 时 ， “ENT”灯亮，按下该键，将数字引入计算机， “ENT”灯灭 监测：当IRU探测到不正常状况存在时，ISDU将 显示相应的失效代码。（显示选择电门在 HDG/STS位）
惯性基准系统工作方式
校准方式
惯性基准系统工作方式
（A）对准的目的：通电后，利用加速度计和激光陀螺建立 /确定当地地垂线（地平面），真北，从而粗略测出当时 的姿态角、航向、纬度等，并人工引入当地经纬度。 ①粗对准-未修正加速度计和陀螺误差条件下，估算精度不 高时，获得姿态和位置数据。 ②精对准-计算机反复检测，反复校正后获得精确的姿态及 导航数据。 以上均为自动校正过程。
1过大的移动，显示3。
2纬度不一致（原因两条） ， ALIGN灯闪亮。CDU上出现SET IRS POSITION。 3无初始位置输入， ALIGN灯闪亮，显示8。
惯性基准系统工作方式
②快速对准 当IRS正常对准后，由于起飞延误，滑行等待，可以重 新对准，此时MSU开关由NAV位转回到ALIGN位，经30秒 后，再转回到NAV位，ALIGN灯灭。快速校准去掉了任 一速度误差（GS估算为0）并舍掉姿态误差及位置移动 误差，导航状态的航向将在快速校准期间起作用。 快速校准的先决条件是: • (a) IRS正常工作，MSU开关已在NAV位 • (b) GS小于20KT IRS的快速对准方法： 当IRS正常对准后，由于起飞延误，滑行等待，可 以重新对准，此时MSU开关由NAV位转回到ALIGN位， 经30秒后，再转回到NAV位，完成快速校准，ALIGN 灯灭。快速消除导航误差
大气数据惯性基准系统介绍
– 功用：ADR和IR功能 – 系统组成及功能
组合导航
• 概念 • 卫星导航与惯性导航组合
– 优点 – 组合形式
小结
• 概述
– – – – – 导航概念 导航分类 坐标系概念 惯导系统功用和分类 惯导元件
• 惯导系统工作原理 • 惯性基准系统
– 平台式惯导基本工作原理 – 捷联式惯导基本工作原理
大气数据惯性基准系统介绍 小结 思考题
概述
• 导航概念:引导载体到达预定目的地的过程.导航系统测量飞 机的位置、速度、航迹、风向/风速、姿态等导航参数，驾 驶人员或自动飞行控制系统能靠它引导航行体按预定航线航 行。
制导与导航概念的区别： • 导航：着重于利用IRS和无线电导航信号准 确地确定飞机当时的位置。 • 制导：是计算航迹偏差，并产生操纵指令， 使飞机沿着所选定的飞行剖面飞行。
惯性基准系统
四个检测器（通告灯）： • 对准（ALIGN）：对准过程灯亮10分钟，当对 准失效时，灯闪亮。 • 直流供电（ON DC）：115V400Hz失效，仅由电 瓶供电时，灯亮。只能向IRU供电15-20分钟。 IRS启动时允许闪亮。（右IRU直流供电5分钟 自动关断）。 • 直 流 故 障 （ DC FAIL ） ： 28V 失 效 ， 但 IRU 在 115V400Hz电源正常条件下，仍能正常工作。 • 故障（FAULT）：自检/监控系统探测到系统有 故障时，灯亮。
概述
2、地球坐标系—— 地球中心为原点，ox 为赤道平面与本初子 午线（指向格林威治 经线），oz沿地轴指 向北极（与地轴重 合）。oy与其构成右 手坐标系，指向东经 90º 方向。固联于地球， 与地球一起转动。 3 、 地 理 坐 标 系 ―― 原点在飞机重心或地 球表面上某点，ox指 东oy指北，oz垂直当 地平面指向天。
惯性基准系统
• 系统组成及功用 • 惯性基准系统工作方式(重点是对准方式)
惯性基准系统
系统组成及功能
惯性基准系统
惯性基准系统
1.IRS方式选择组件
惯性基准系统
四种工作方式： • 对准：确立当地水平面和真北，人工引 入当地经纬度。 • 导航：完成对准后，进行导航计算。 • 姿态：只提供姿态、航向输出，当IRS导 航失效时转到ATT方式，一旦置ATT方式 时，再转到NAV方式，则NAV方式无效。 地面某些飞行计划设置时，可转到ATT方 式，引入航向值。 • 关断：MSU转到OFF位，延时30秒，IRU记 忆飞行中的故障，存储在非易失存储器 中。
• 导航系统分类: 1导航仪表 2无线电导航系统 3天文导 航系统 4卫星导航系统5惯性导航6综合导航系统 惯性导航原理：利用牛顿力学定律测出飞机运动加速 度，经积分运算得出运动速度和位移量，进而计算出 地速，位置等导航参数。因为加速度计需安装在陀螺 稳定平台上，因此平台可以输出飞机的姿态和航向。 加速度计和陀螺都是测量相对惯性空间的运动参数， 它们都是惯性元件，都是利用惯性效应去敏感相对惯 性空间的运动参数。所以叫“惯性导航系统”。 优点：惯导不依赖任何外界信息来测量导航参数，因 此不受天气或人为的干扰，具有很好的隐蔽性，是一 种完全自由式导航系统。 缺点：是定位误差随时间而积累，长时间工作会产生 超出允许范围的积累误差。此外，陀螺、加速度计、 计算机的精度要求高。