動(dòng)機(jī)

      磁力計(jì)是單天線 GNSS/INS 融合傳感器的常見(jiàn)航向源。在使用磁力計(jì)作為航向源之前，必須在設(shè)備安裝到車(chē)輛上后完成硬鐵和軟鐵校準(zhǔn)。對(duì)于固定翼飛機(jī)來(lái)說(shuō)，這不僅耗時(shí)，而且成本高昂，特別是對(duì)于在繁忙機(jī)場(chǎng)、練習(xí)區(qū)距離較遠(yuǎn)的飛機(jī)用戶(hù)而言。

      本報(bào)告比較了使用磁力計(jì)與雙天線作為 Cessna 150M 在重復(fù)飛行剖面中飛行的航向源所需的步驟。

      傳感器

      在本案例研究中，測(cè)試中使用了兩臺(tái) Parker Lord、MicroStrain 設(shè)備，即3DM GQ7 + 3DM RTK，如下所示。 3DM GQ7（“GQ7”）是一款雙天線 GNSS/INS 導(dǎo)航系統(tǒng)，利用傳感器融合在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中提供高精度位置和姿態(tài)估計(jì)。 3DMRTK 是一種網(wǎng)絡(luò)接口調(diào)制解調(diào)器，可為 GQ7 提供即插即用的 RTK 校正數(shù)據(jù)。

      理論

      在高水平上，磁力計(jì)測(cè)量由地球磁場(chǎng)和傳感器附近的任何磁干擾組成的局部磁場(chǎng)。為了在大多數(shù)應(yīng)用中有效使用，必須完成校準(zhǔn)以獲得準(zhǔn)確的航向。

      雙天線航向使用安裝有測(cè)量偏移的兩個(gè) GNSS 天線來(lái)計(jì)算兩個(gè)天線和航向矢量之間的“基線”。它本質(zhì)上更容易，不需要校準(zhǔn)并且不受磁干擾。

      安裝

      GQ7 的天線牢固地安裝在儀表板上，具有清晰的天空視野和 0.82m 的基線，如圖 1 所示。運(yùn)行 MicroStrain 的SensorConnect桌面應(yīng)用程序的 PC 固定在后行李艙中，用于從機(jī)尾收集數(shù)據(jù)。 GQ7。偏移測(cè)量值輸入到 SensorConnect 中。

      測(cè)試程序

      在使用磁力計(jì)作為航向源之前，必須對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。為了進(jìn)行校準(zhǔn)，必須將其安裝在飛行器中，并使其俯仰和滾轉(zhuǎn)至飛行過(guò)程中預(yù)期遇到的角度。對(duì)于飛機(jī)來(lái)說(shuō)，不建議在低空進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)動(dòng)，也不允許在機(jī)場(chǎng)附近的某些類(lèi)型的空域進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)動(dòng)，因此這個(gè)過(guò)程可能既耗時(shí)又昂貴。在本案例研究中，使用不同的航向輔助源完成了四次飛行：

        ?使用未校準(zhǔn)磁力計(jì)收集數(shù)據(jù)；

        ?磁力計(jì)校準(zhǔn)；

        ?使用校準(zhǔn)磁力計(jì)收集數(shù)據(jù)；

        ?雙天線數(shù)據(jù)采集。

      對(duì)于所有四個(gè)航班，執(zhí)行相同的程序以便于比較：

        1、開(kāi)始錄音；

        2、起飛并爬升至 3000 英尺；

        3、從機(jī)場(chǎng)飛往練習(xí)區(qū)進(jìn)行磁力計(jì)校準(zhǔn)；

        4、執(zhí)行清理轉(zhuǎn)彎并清理練習(xí)區(qū)空域以保證飛機(jī)交通；

        5、完成兩次陡峭（60 度）轉(zhuǎn)彎以方便校準(zhǔn)；

        6、飛回機(jī)場(chǎng)并降落；

        7、出租車(chē)到停車(chē)場(chǎng)，停止飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和楔輪；

        8、停止記錄并查看結(jié)果。

      飛行項(xiàng)目：急轉(zhuǎn)彎

      正如測(cè)試程序中提到的，每次飛行完成兩次陡峭轉(zhuǎn)彎。急轉(zhuǎn)彎的事件顯示在左側(cè)的圖中，并通過(guò)編號(hào)的步驟突出顯示。

      校準(zhǔn)結(jié)果

      雖然磁力計(jì)的校準(zhǔn)不方便且成本高昂，但如右圖所示，它是成功的，有效航向時(shí)間縮短了 60%。同時(shí)，雙天線不需要任何校準(zhǔn)，并在 95% 的飛行時(shí)間內(nèi)提供有效航向，比校準(zhǔn)磁力計(jì)好 9%。

      結(jié)論

      磁力計(jì)標(biāo)題：

        ?校準(zhǔn)可能比雙天線操作花費(fèi)更多的時(shí)間和金錢(qián)。

        ?適用于低磁干擾環(huán)境的應(yīng)用。

        ?與未校準(zhǔn)的情況相比，校準(zhǔn)顯著改善了航向測(cè)量。

      雙天線航向：

        ?無(wú)需校準(zhǔn)，只需安裝天線并測(cè)量其偏移。

        ?提供最高百分比時(shí)間的有效航向。

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