第一章航空电子系统电子教案飞行惯导系统-民航大学航电课件.ppt

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1、航空电子系统电子教案航空电子系统电子教案惯性导航系统概述概述导航概念导航概念导航分类导航分类坐标系概念坐标系概念惯导系统功用和分类惯导系统功用和分类惯导元件惯导元件惯导系统工作原理惯导系统工作原理平台式惯导基本工作原理平台式惯导基本工作原理捷联式惯导基本工作原理捷联式惯导基本工作原理惯性基准系统惯性基准系统系统组成及功用系统组成及功用惯性基准系统工作方式惯性基准系统工作方式(重点是对准方式重点是对准方式)大气数据惯性基准系统介绍大气数据惯性基准系统介绍功用功用系统组成及功能系统组成及功能小结小结思考题思考题导航概念导航概念:引导载体到达预定目的地的过程引导载体到达预定目的地的过程.导航系统测量

2、飞机的位导航系统测量飞机的位置、速度、航迹、风向置、速度、航迹、风向/风速、姿态等导航参数，驾驶人员或自动风速、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。飞行控制系统能靠它引导航行体按预定航线航行。导航系统分类导航系统分类: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 惯惯性性导导航航原原理理：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

3、，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”。优优点点：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完全自由式导航系统。缺点：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积累误差。此外，陀螺、加速度计、计算机的精度要求高。概述概述 坐标系概念坐标系概念: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导航坐标系系的其他导航参数。概述概述 2、地球坐标系地球坐标系地球中心为原

4、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90方向。固联于地球，与地球一起转动。3、地地理理坐坐标标系系原点在地球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。概述概述 4、机机体体坐坐标标系系原点在飞机重心，ox沿飞机横轴指向右，oy沿飞机纵轴指向前，oz沿飞机立轴指向上，固联于飞机。5、平台坐标系平台坐标系oxyz，原点在飞机重心，ox、oy两轴总在水平面内且互相垂直，oz垂直水平面，指向天。平台坐标系可以与地理坐标系重合，也可以在水平面内与地理坐标系成一定夹角，成为流动方位坐标系。（三轴陀螺稳定

5、平台）概述概述惯导系统功用和分类惯导系统功用和分类:功用：功用：IRS向FMCS输送飞机经纬度位置、真航向、磁航向、南北和东西向速度、俯仰角和倾斜角、高度、升降速度、地速等数据。测测加速度加速度积分获得积分获得速度速度，再积分获得，再积分获得位移位移，与，与初始位置比较获得初始位置比较获得位置位置。角速度角速度积分获得角度积分获得角度变化值，从而得到变化值，从而得到姿态和航向姿态和航向信息。信息。分类：分类：平台式惯导系统平台式惯导系统和和捷联式惯导系统捷联式惯导系统惯导元件惯导元件:激光陀螺和加速度计激光陀螺和加速度计概述概述加速度计工作原理概述概述惯导系统工作原理惯导系统工作原理平台式惯导

6、基本工作原理平台式惯导基本工作原理捷联式惯导基本工作原理捷联式惯导基本工作原理惯导系统工作原理惯导系统工作原理系统组成及功用系统组成及功用惯性基准系统工作方式惯性基准系统工作方式(重点是对准方式重点是对准方式)惯性基准系统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方式选择组件方式选择组件惯性基准系统惯性基准系统四种工作方式：四种工作方式：对准：估算当地纬度，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

7、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。惯性基准系统惯性基准系统四个检测器（通告灯）：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。惯性基准系统惯性基准系统2.惯性系统显示组

8、件（ISDU）惯性基准系统惯性基准系统选择电门选择电门-选择显示数据，共有以下五种。选择显示数据，共有以下五种。TEST-TEST-启启动动自自检检程程序序，IRUIRU标标准准数数据据输输出出，在在ISDUISDU和和相相应应显显示示器器上上显显示示。NAVNAV方方式式地地速速大大于于20KT20KT或或ATTATT方方式，检查禁止。式，检查禁止。TK/GS-TK/GS-左左 显显 示示 TK TK 0-359.90-359.9度度（分分 辨辨 率率 为为 0.10.1）右显示右显示GS 0-2000KTGS 0-2000KT（分辨率为（分辨率为1KT1KT）PPOS-PPOS-左显示左显

9、示（S90-N90S90-N90）右显示右显示（E180-W180E180-W180），分辨率），分辨率0.10.1度度WIND-WIND-右显示右显示U U（0-256KT0-256KT），分辨率），分辨率1KT1KT 左显示左显示（0-3590-359），分辨率），分辨率11 如如果果ADCADC送送来来的的真真空空速速TASTAS小小于于101KT101KT，风风速速显显示示100KT100KT且风向与飞机航向相同。且风向与飞机航向相同。HDG/STS-HDG/STS-左显示左显示（0-359.90-359.9），分辨率），分辨率0.1 0.1 惯性基准系统惯性基准系统3.惯性基准组件（

10、IRU）惯性基准系统惯性基准系统三三个个加加速速度度计计，分分别别测测量量飞飞机机三三个个轴轴的的轴轴向向加加速度速度三三个个激激光光陀陀螺螺，分分别别测测量量飞飞机机三三个个轴轴的的旋旋转转角角速度速度计计算算机机，对对陀陀螺螺和和加加速速度度计计进进行行误误差差补补偿偿，建建立立姿姿态态矩矩阵阵，姿姿态态速速率率计计算算并并解解算算姿姿态态参参数数。对对加加速速度度信信号号进进行行坐坐标标变变换换，计计算算水水平平和和垂垂直直导航参数。完成导航参数。完成IRSIRS对准程序，故障监控对准程序，故障监控 。IRUIRU前面板有一个前面板有一个“故障球故障球”指示器，黄色半指示器，黄色半球显示

11、为故障状态，黑色半球显示为正常状态。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，与一个检查按钮，与ISDUISDU上的上的“TEST”“TEST”位并联，位并联，按下后启动自检程序。按下后启动自检程序。MSUMSU选择选择ATTATT方式或地速方式或地速大于大于20KT20KT时不允许进行自检。时不允许进行自检。惯性基准系统校准方式惯性基准系统工作方式惯性基准系统工作方式（B B）对准方法）对准方法/步骤步骤 正常对准正常对准（a a）MSUMSU开开关关从从OFFOFF转转到到ALIGN/NAVALIGN/NAV位位，ALIGNALIGN灯灯亮亮，ON ON DCDC灯灯亮亮5

12、5秒秒，然后灭。引入当地然后灭。引入当地、，（，（ISDUISDU上引入上引入/CDU/CDU引入）引入）（b b）对对准准显显示示，ISDUISDU右右显显示示器器7 7到到0 0分分钟钟倒倒计计时时，整整个个过过程程共共1010分分钟钟。正常情况下正常情况下1010分钟后分钟后ALIGNALIGN灯灭，对准结束，灯灭，对准结束，MSUMSU可转到可转到NAVNAV位；位；当当1010分分钟钟校校准准后后ALIGNALIGN灯灯继继续续亮亮，MSUMSU开开关关由由ALIGNALIGN位位转转到到NAVNAV位位，ALIGNALIGN灯灯灭灭，也也说说明明校校准准正正常常。如如果果引引入入的

13、的、不不正正确确，则则ALIGNALIGN灯闪亮；系统有故障，灯闪亮；系统有故障，MSUMSU上上FAULTFAULT灯亮。灯亮。（c c）对准故障显示）对准故障显示 1过大的移动，显示3。2纬度/经度1度差值，显示4。3纬度不一致（原因两条），ALIGNALIGN灯闪亮灯闪亮。CDU上出现SET IRS POSITION。4无初始位置输入，ALIGNALIGN灯闪亮，灯闪亮，显示8。惯性基准系统工作方式惯性基准系统工作方式快速对准快速对准 当当IRSIRS正正常常对对准准后后，由由于于起起飞飞延延误误，滑滑行行等等待待，可可以以重重新新对对准准，此此时时MSUMSU开开关关由由NAVNAV位

14、位转转回回到到ALIGNALIGN位位，经经3030秒秒后后，再再转转回回到到NAVNAV位位，ALIGNALIGN灯灯灭灭。快快速速校校准准去去掉掉了了任任一一速速度度误误差差（GSGS估估算算为为0 0）并并舍舍掉掉姿姿态态误误差差及及位位置置移移动动误差，导航状态的航向将在快速校准期间起作用。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快速校准的先决条件是:(a)IRS(a)IRS正常工作，正常工作，MSUMSU开关已在开关已在NAVNAV位位(b)GS(b)GS小于小于20KT20KTIRSIRS的快速对准方法：的快速对准方法：当当IRSIRS正常对准后，由于起飞延

15、误，滑行等待，可正常对准后，由于起飞延误，滑行等待，可以重新对准，此时以重新对准，此时MSUMSU开关由开关由NAVNAV位转回到位转回到ALIGNALIGN位，位，经经3030秒秒后，再转回到后，再转回到NAVNAV位，完成快速校准，位，完成快速校准，ALIGNALIGN灯灭。快速消除导航误差灯灭。快速消除导航误差惯性基准系统工作方式惯性基准系统工作方式IRS姿态方式ATTATT方式是备用工作方式，只有在下列条件使用方式是备用工作方式，只有在下列条件使用ATTATT方式：方式：飞飞行行中中，工工作作在在NAVNAV方方式式，短短时时短短电电，1010秒秒后后转转为为备备用（电瓶）供电，用（电

16、瓶）供电，ON DCON DC灯亮。灯亮。飞飞行行中中，工工作作在在NAVNAV方方式式，监监控控系系统统探探测测到到故故障障，MSUMSU上上FAULTFAULT灯亮。灯亮。短短航航线线飞飞行行（或或其其他他原原因因）不不需需要要NAVNAV方方式式时时，不不需需要要提提供供地地速速、位位置置、航航迹迹等等其其他他导导航航数数据据或或需需要要姿姿态信息时。态信息时。注注：一一旦旦转转到到ATTATT位位，再再转转到到ALIGN/NAVALIGN/NAV无无效效，除除非非在在地地面面断断电电（OFFOFF）后后，飞飞机机静静止止条条件件下下由由ALIGNALIGN顺顺序序进进行行。所所以以，一

17、一般般转转到到ATTATT方方式式时时有有2 2秒秒延延迟迟，防防止止误误入入。当当选选择择姿姿态态方方式式，IRSIRS要要求求输输入入飞飞机机的的磁磁航航向信息。可以在向信息。可以在CDUCDU和和ISDUISDU上输入。上输入。惯性基准系统工作方式惯性基准系统工作方式大气数据惯性基准系统介绍大气数据惯性基准系统介绍功用：功用：ADR和和IR功能功能系统组成及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小结概述概述导航概念导航概念导航分类导航分类坐标系概念坐标系概念惯导系统功用和分类惯导系统功用和分类惯导元件惯导元件惯导系统工作原理惯导系统工作原理平台式惯导基本工作

18、原理平台式惯导基本工作原理捷联式惯导基本工作原理捷联式惯导基本工作原理惯性基准系统惯性基准系统系统组成及功用系统组成及功用惯性基准系统工作方式惯性基准系统工作方式(重点是对准方式重点是对准方式)大气数据惯性基准系统介绍大气数据惯性基准系统介绍功用功用系统组成及功能系统组成及功能思考题惯导的导航功能、原理、优点、缺点。惯导的导航功能、原理、优点、缺点。惯性导航的分类？惯性导航的分类？惯性基准系统由哪几部分组成惯性基准系统由哪几部分组成,各部分的功各部分的功用？用？激光陀螺、加速度计的基本原理？激光陀螺、加速度计的基本原理？初始对准的目的、过程。初始对准的目的、过程。为什么要快速校准？如何实现？为什么要快速校准？如何实现？进入进入ATT方式的条件、注意事项、完成工作。方式的条件、注意事项、完成工作。现代飞机上用的是何种惯性导航系统？现代飞机上用的是何种惯性导航系统？