專利名稱：采用分體式結構的飛機磁羅盤校準設備的制作方法
技術領域：
本實用薪型屬于測量儀表技術領域，特別是對磁羅盤的校正設 備，主要應用于航空、航天、測量、地質(zhì)、采礦領域。
技術背景
飛機磁羅盤的標定一直是飛機飛行儀表標定中最麻煩也是必不
可少的一項工作，有時即使校驗一架類似小鷹500的小型通用飛機， 5個熟練壯勞力一天的時間也只能完成1—3架的羅差校正。因為磁羅 盤必須要安裝在飛機上后才能校準羅差，所以要在地面上推動飛機轉 動360°以驗證機載羅盤的準確度，俗稱"推飛機"，而羅盤校準設 備就提供磁方位基準。原有的機械式校準儀的使用方法(如圖1)， 是將其固定在航向方向基準線上(圖1中2為飛機航向基準線)，轉 動飛機時，校準儀給出的方向和機載羅盤給出的方向差，就是飛機機 載磁羅盤的磁航向誤差。由于方位儀需安裝在飛機磁干擾最小的地 方，一般是在機尾(小型飛機，圖1中1為檢查儀)或機背上(大型 飛機)，在轉動飛機時(俗稱推飛機)需要觀察檢查儀的人(圖1中 a所表示的人員)、觀察機艙羅盤的人(圖1中d所表示的人員)和 地面推動飛機的人(圖1中b、 c所表示的人員)緊密配合，先由a 指揮將飛機推到某航向，再由d觀察羅盤航向，確定羅盤的航向誤差， b、 c負責轉動飛機。這樣校羅盤誤差有以下問題
1、在使用過程中，機械式羅差方位儀需要有一個人專門在羅 盤校準儀旁讀數(shù)，在大型飛機的測量中，測試人員需要站在距離 地面幾米高并隨時轉動的飛機機身上，完成360°航向標定，有一定的危險性。
2、在機身轉動的過程中，機械指會晃動，無法連續(xù)讀出當前 的磁基準方位，也無法通過聲音實時的傳遞磁基準方位。 發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)行的飛機磁羅盤校準裝置為機械式校準儀，采用最 原始的指南針原理，必須有專人讀表，若能采用數(shù)字傳感器并采 用分體式設計，就可以解決上述問題。
因此本發(fā)明的第一目的，以數(shù)字化的傳感器單獨安裝在機身 上，不需要專門人員讀羅盤校準儀的方位，減少校羅盤的危險。
本發(fā)明的第二目的，用三軸磁通門傳感器和二軸加速度計可 以連續(xù)、實時算出當前的磁基準方位。 本發(fā)明的第三目的，通過分體設計、無線數(shù)傳或RS422總線數(shù)傳 可使機艙內(nèi)的校表員實時核對校準儀和機上磁羅盤的差值，即羅盤誤 差。
技術方案采用分體式結構的飛機磁羅盤校準設備，是由主要完 成地磁、重力加速度信號的采集傳感器和主要完成磁方位的斛箅、顯 示和存儲的手操器兩個部件構成;傳感器部件與手操器部件之間通過 無線數(shù)傳或RS422總線進行數(shù)據(jù)交換。
傳感器部件內(nèi)部包含 一個三軸磁通門傳感器、 一個二軸加速度 傳感器、信號調(diào)理電路、多路采樣電路、微處理器、無線數(shù)傳模塊、 RS422總線轉換電路、電池及電源管理電路； 一個三軸磁通門傳感器 和一個二軸加速度傳感器同時依次接入信號調(diào)理電路、多路采樣電 路、微處理器；微處理器同時通過無線數(shù)傳模塊或RS422總線與手操 器部件進行數(shù)據(jù)交換。
手操器部件內(nèi)部包含0LED寬溫顯示器、鍵盤、微處理器板， 大容量存儲器、無線數(shù)傳模塊、RS422總線轉換電路、電池及電源管理電路，并且為擴充其它總線預留接口；其中的無線數(shù)傳模塊和 RS422總線轉換電路接受來自傳感器部件的數(shù)字信號后通過手操蕃 的微處理器實時計算出方位角送液晶顯示器顯示。手操器部件預留有 RS232、 RS485等接口，為校準數(shù)字羅盤做出設計余量。 本實用新型有益效果
本實用新型不需要專門人員讀羅盤校準儀的方位，減少校羅盤的
危險；可以連續(xù)、實時算出當前的磁基準方位，并且可使機艙內(nèi)的校 表員實時核對校準儀和機上磁羅盤的差值，即羅盤誤差。


圖l是一示意圖，說明目前的飛機羅盤校準方法； 圖2是一示意圖，說明本發(fā)明的飛機羅盤校準方法； 圖3是一電路方塊圖，說明本發(fā)明的原理結構；具體實施方式
如圖3所示，本實用新型分為手操器和傳感器兩個部件，傳 感器部件主要完成地磁、重力加速度信號的采集，手操器部件主 要完成磁方位的解算、顯示和存儲，兩個部件間通過無線數(shù)傳或 RS422總線進行數(shù)據(jù)交換。 傳感器部件內(nèi)部包含 一個三軸磁通門傳感器、 一個二軸加速度 傳感器、信號調(diào)理電路、多路采樣電路、微處理器、無線數(shù)傳模塊、 RS422總線轉換電路、電池及電源管理電路。磁傳感器在水平(航向)、 左右傾斜(橫滾)、前后傾斜(俯仰)三個軸向上敏感地球磁場，通 過信號調(diào)理、采樣電路轉換為數(shù)字信號后由無線數(shù)傳模塊發(fā)送給手操 器。因為傳感器安裝不可能完全水平，加二軸速度計也將敏感到的傳 感器與地球水平面的夾角，也通過信號調(diào)理、采樣電路轉換為數(shù)字信 號后由無線數(shù)傳模塊發(fā)送給手操器。
手操器部件內(nèi)部包含0LED寬溫顯示器、鍵盤、微處理器板、大容量存儲器、無線數(shù)傳模塊、RS422總線轉換電路、電池及電源管 理電路，并且為擴充其它總線預留接口。手操器為磁傳感器敏感到的 地磁信號和加速度計敏感到的水平夾角信號建立一個三角函數(shù)，通過 解算三角函數(shù)就可以解算出當前的磁方位(一般稱為捷聯(lián)算法)。由 于推飛機是一個運動過程，磁信號和水平信號也在動態(tài)改變，通過建 立的數(shù)學模型，手操器的CUP實時計算出方位角送液晶顯示器顯示。 用戶根據(jù)手操器顯示值對比機上羅盤的顯示值確定飛機羅盤的羅盤 誤差。
本發(fā)明的羅盤校正方法如圖2所示，將本發(fā)明的傳感器部件按傳 感器軸線固定在航向方向基準線上(圖2中1為檢查儀，圖1中2為 飛機航向基準線)，打開傳感器電源，轉動飛機時觀察機艙羅盤的人 (圖2中d所表示的人員)帶手操器坐在機艙內(nèi)，按手操器上顯示的 磁航向值直接指揮地面推動飛機的人(圖2中b、 c所表示的人員)， 并核對手操器顯示和機載磁羅盤顯示的差值，確定羅盤的航向誤差， b、 c負責轉動飛機。
如果需校正的是數(shù)字羅盤，則可以將數(shù)字羅盤的數(shù)字接口與手操 器接口連接(需數(shù)字羅盤數(shù)字接口關系)，d不用做任何工作，只需b、 c按一定速度推飛機旋轉一周，校準儀就可以把正確的磁方位輸人機 載磁羅盤，完成飛機的羅盤校正。在校正磁羅盤過程中不再需要觀察 檢查儀的人(圖1中a所表示的人員)
本實用新型原理三軸磁通門傳感器敏感三個方向的地磁場，二 軸加速度傳感器敏感地球重力加速度方向，由于水平面與重力方向:審; 直，所以可以得到當前傳感器與水平方向的三個方向的夾角分量。加 速度傳感器和磁傳感器的信號非常微弱，需通過調(diào)理電路放大后進行 A/D采樣，轉換成數(shù)字信號，然后通過RS422總線或無線數(shù)傳模塊向
外發(fā)送。由于傳感器不用完全水平放置，所以磁傳感器感應的磁信號與水
平面存在夾角。手操器通過無線數(shù)傳模塊或RS422總線接收到傳感器 發(fā)來的數(shù)據(jù),利用加速度計測量出的夾角分量可對三軸的磁信號進行 修正，計算出正確的水平磁場強度，進一步計算出磁方位。最后在 0LED寬溫顯示器上顯示出來，同時可計錄在大容量存儲器中。手操 器上還預留有RS232、 RS485等接口，為校準數(shù)字羅盤做出設計余量。
權利要求1、采用分體式結構的飛機磁羅盤校準設備，其特征是由主要完成地磁、重力加速度信號的采集傳感器和主要完成磁方位的解算、顯示和存儲的手操器兩個部件構成；傳感器部件與手操器部件之間通過無線數(shù)傳或RS422總線進行數(shù)據(jù)交換。
2、 根據(jù)權利要求1所述的采用分體式結構的飛機磁羅盤校準i爻 備，其特征是傳感器部件內(nèi)部包含 一個三軸磁通門傳感器、 一個二 軸加速度傳感器、信號調(diào)理電路、多路采樣電路、微處理器、無線數(shù) 傳模塊、RS422總線轉換電路、電池及電源管理電路； 一個三軸磁通 門傳感器和一個二軸加速度傳感器同時依次接入信號調(diào)理i乜路、多路 采樣電路、微處理器；微處理器同時通過無線數(shù)傳模塊或RS422總線 與手操器部件進行數(shù)據(jù)交換。
3、 根據(jù)權利要求1所述的采用分體式結構的飛機磁羅盤校準設 備，其特征是手操器部件內(nèi)部包含0LED寬溫顯示器、鍵盤、微處 理器板、大容量存儲器、無線數(shù)傳模塊、RS422總線轉換電路、電池 及電源管理電路，并且為擴充其它總線預留接口；其中的無線數(shù)傳模 塊和RS422總線轉換電路接受來自傳感器部件的數(shù)字信號后通過手 操器的微處理器實時計算出方位角送液晶顯示器顯示。
4、 根據(jù)權利要求3所述的采用分體式結構的飛機磁羅盤校準設 備，其特征是手操器部件預留有RS232、 RS485等接口，為校準數(shù)字羅盤做出設計余量。
專利摘要本實用新型屬于測量儀表中采用分體式結構的飛機磁羅盤校準設備，是由主要完成地磁、重力加速度信號的采集傳感器和主要完成磁方位的解算、顯示和存儲的手操器兩個部件構成；傳感器部件與手操器部件之間通過無線數(shù)傳或RS422總線進行數(shù)據(jù)交換。本實用新型不需要專門人員讀羅盤校準儀的方位，減少校羅盤的危險；可以連續(xù)、實時算出當前的磁基準方位，并且可使機艙內(nèi)的校表員實時核對校準儀和機上磁羅盤的差值，即羅盤誤差。
文檔編號G01C17/00GK201242442SQ200820029830
公開日2009年5月20日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權日2008年7月29日
發(fā)明者劉明偉, 謝春華 申請人:寶雞市博遠信航電子科技有限責任公司