基于ACARS的飞行姿态再现传感技术研究

论文摘要

利用地空数据链的飞行数据,飞行姿态仿真转台可以实时再现飞行器的姿态,为事故分析、日常维护、飞行质量监控等方面提供直观的分析手段。为了提高转台再现飞行姿态的精度,需要对飞行仿真转台实施反馈控制。姿态传感器可以把转台的姿态信息反馈给控制器,为闭环控制提供实时控制信息。本文利用加速度计、角速度陀螺和磁阻传感器,设计一个用于测量仿真转台姿态信息的传感系统,为反馈控制提供必要的条件。姿态传感器用于测量载体的航向和姿态信息。航向和姿态是载体运行中的重要参数,随着民航科技的发展,对航向姿态的精度和可靠性的要求也越来越高。陀螺是最常用的姿态传感器,但是高性能陀螺体积大,价格高,不适合于小型飞行仿真转台。近年来,在汽车工业的需求推动下,微机械陀螺获得了很大发展。微机械陀螺具有体积小,成本低等优点,因此成为微型姿态测量系统的最佳选择。但是它精度比较低,其漂移会引起较大的误差。针对这种情况,本文采用了传感器的数据融合技术,利用来自加速度计、磁阻传感器的数据补偿角速度陀螺漂移引起的姿态误差;设计了一个应用于小型飞行转台的姿态测量系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 飞行姿态再现系统及其传感系统介绍
• 1.2 课题研究目的和意义
• 1.3 国内外相关研究情况
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 ACARS 系统和三轴仿真转台简介
• 2.1 ACARS 系统
• 2.1.1 地空地数据链的重要性
• 2.1.2 飞机通信寻址及报告系统（ACARS）
• 2.1.3 ACARS 报文
• 2.1.4 飞机飞行姿态信息的获取
• 2.2 三轴飞行姿态仿真转台
• 2.2.1 三轴飞行姿态仿真转台的组成
• 2.2.2 飞行仿真转台系统控制设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 姿态传感器的工作原理及算法实现
• 3.1 捷联惯性导航
• 3.2 常用的几种捷联姿态算法
• 3.3.1 四元数法
• 3.3.2 等效旋转矢量法
• 3.4 姿态传感器的工作原理与设计方案
• 3.5 系统的初始化
• 3.6 基于卡尔曼滤波的姿态传感系统
• 3.6.1 信息融合概述
• 3.6.2 Kalman 滤波的基本原理
• 3.6.3 卡尔曼滤波组合定姿算法
• 3.7 本章小结
• 第四章 姿态传感器的设计
• 4.1 方案论证
• 4.2 姿态传感器的硬件设计
• 4.2.1 姿态传感器总体硬件框架设计
• 4.2.2 系统硬件模块设计
• 4.3 姿态传感器的软件设计
• 4.3.1 软件总体框架
• 4.3.2 软件开发语言
• 4.3.3 软件编译环境
• 4.3.4 主要软件程序的模块设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 磁航向的误差补偿与系统的性能分析
• 5.1 磁阻传感器的误差分析与补偿
• 5.1.1 磁航向误差来源
• 5.1.2 磁航向误差补偿方法
• 5.2 硬件电路调试
• 5.3 实验结果分析
• 第六章 论文总结与展望
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 后续研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文