一种飞机综合导航系统的研究

图2

3.2　迭代推算由惯导(或航向—大气数据)确定的飞机到导航台方位A_I和距离S_I
　　如图3所示，利用前一时刻(位置a)近导给出的极坐标值A^a_R、S^a_R，及惯导计算的两个位置大圆经、纬度差值Δ∧、ΔΦ，求出距离的法向和径向增量：

图3

据此，惯导可以迭代推算出校正前用极坐标系表示的方位和距离：

式中，b_j为斜距转换成水平距离的换算系数。
3.3　对近导测量值平滑处理，并检测校正条件
　　近导输出值必须进行平滑处理，其检测条件为：

表示10 s间隔，惯导与近导两次测量的比较，分别为上次惯导、近导测量值，S_I、S_R则为本次测量值。同时，还规定惯导计算的与近导给定的导航台距离之差不能大于40 km方可校正。当满足以上条件时，确定惯导与近导换算成直角坐标系的差值：

滤掉超差值，取其8个允许值Δy、4个允许值Δx，求出均值
3.4　近导校正惯导的计算公式
　　将直角坐标系换算成大圆经、纬度校正值：

式中，k为比例系数， τ为校正周期。
　　此时便可计算飞机在大圆系相对基准位置的坐标增量：

式中，Δ∧₀、ΔΦ₀为初始大圆经、纬度；
　　为校正期τ内经、纬度增量。
3.5　地心系的角速度及经、纬度增量表达式
　　飞机在地心系的角速度分量：

式中，Ψ_L为经线收敛角。
据此，求出地心系的经、纬度增量：

3.6　　地理系的经、纬度(略)

4　火控系统校正位置坐标
　　火控系统校正惯导(或航向—大气数据)计算坐标的原理是，根据事先已编入程序的导航点坐标(λ_N，φ_N)，加上火控光学瞄准系统测量的参数，计算出飞机应有的坐标值，以便校正惯导的计算值。校正时，利用头盔瞄准具，测量飞机在垂直面的高低角φ_z和水平面的方位角φ_y，利用激光测距器测量到目标的斜距S_N。也可以用大气机或无线电高度表测量飞机的相对高度或真高度以代替斜距S_N。
　　以激光测距器所测斜距为例，说明其计算过程及计算公式，核心是对斜距的转换处理。
4.1　计算沿飞机三个轴向的距离分量
　　如图4所示，斜距沿飞机ox、oy、oz(纵向、天向、横向)三个轴向的分量为：

图4　火控校正

4.2　计算斜距在水平系的距离分量
　　引入飞机姿态γ、θ角后，水平系两个水平轴向距离分量为：

4.3　计算地心系距离分量
　　引入真航向Ψ_t，求得地心系北向轴和东向轴的距离分量为：

4.4　飞机位置的地心经、纬度
　　根据已知导航点λ_N、φ_N与所求ΔL_λ、ΔL_φ之值，便可求出飞机所在位置地心经、纬度：

4.5　飞机位置的地理经、纬度(略)
　　经过校正后，系统的导航精度明显高于纯惯性。

作者简介：张宗麟，男，西安工程学院自控系教授，博士生导师。
作者单位：西安空军工程学院，西安　710038

参考文献：
［1］ 袁信等.导航系统［M］.航空工业出版社，1993.