一种嵌入式瞄准吊舱测姿系统及其传递对准方法技术方案

本发明专利技术公开了一种嵌入式瞄准吊舱测姿系统及其传递对准方法。该系统包括主惯导系统、主控计算机和子惯导系统，其中主惯导系统包括主惯导、第一GPS接收机和主导航计算机，子惯导系统包括子惯导、第二GPS接收机、子导航计算机和监控系统。传递对准方法为：主导航计算机接收主惯导和第一GPS接收机的数据，进行组合导航获得基本导航信息并发送给主控计算机；主控计算机对接收到的数据进行处理后发送给子惯导系统；子导航计算机接收主控计算机和子惯导发送的数据，建立卡尔曼滤波模型并采用“速度+姿态”匹配方式进行动基座传递对准，同时将导航信息发送给监控系统。本发明专利技术嵌入式瞄准吊舱测姿系统的实时性强、精度高、稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。该系统包括主惯导系统、主控计算机和子惯导系统，其中主惯导系统包括主惯导、第一GPS接收机和主导航计算机，子惯导系统包括子惯导、第二GPS接收机、子导航计算机和监控系统。传递对准方法为：主导航计算机接收主惯导和第一GPS接收机的数据，进行组合导航获得基本导航信息并发送给主控计算机；主控计算机对接收到的数据进行处理后发送给子惯导系统；子导航计算机接收主控计算机和子惯导发送的数据，建立卡尔曼滤波模型并采用“速度+姿态”匹配方式进行动基座传递对准，同时将导航信息发送给监控系统。本专利技术嵌入式瞄准吊舱测姿系统的实时性强、精度高、稳定性好。【专利说明】 一
本专利技术属于惯性导航领域，特别是一种嵌入式瞄准吊舱测姿系统及其传递对准方 法。 二
技术介绍
瞄准吊舱（TargetingPod)是挂在飞机专用挂梁处，供驾驶员实施对红外目标的 图像识别、跟踪、瞄准和激光测距，以及导引激光半主动制导武器的目标照射的专用舱形装 置，在飞行器大地勘探、遥测、灾难救援等领域也得到了广泛的应用。 军用瞄准吊舱是一种融合了光电探测器、捷联惯性导航系统和复杂的数据融合算 法等为一体的轻小型、远程目标探测的空中武器作战装备。在战斗机上安装了嵌入式瞄准 吊舱测姿系统，大大地提高了其跟踪能力及对地攻击精度，同时具备一定的自主导航能力， 从而可实现对海、陆、空目标的快速搜索，实时跟踪和精确定位，并能引导精确制导武器或 常规武器对目标实时精确打击。但瞄准吊舱上装备的的惯性测姿装置（子惯导）一般精度 较低，测量误差随时间积累，需要利用战机上的高精度惯性导航系统(主惯导）信息来进行 动基座传递对准。 瞄准吊舱测姿系统功能复杂，在接收处理大量数据的同时，需要周期性进行复杂 的卡尔曼滤波算法计算，并且还需要实时向机载主控计算机提供导航参数，传统的单任务 软件不能满足传递对准的实时性要求，在战机剧烈机动后，产生的新瞄准线将有延误，且瞄 准的误差大、可靠性低。 三
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种稳定性好、测量精度高、实时性强的瞄准吊舱测姿系统 及其传递对准方法。 实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种嵌入式瞄准吊舱测姿系统，包括主惯导 系统、主控计算机和子惯导系统，其中主惯导系统包括主惯导、第一GPS接收机和主导航计 算机，子惯导系统包括子惯导、第二GPS接收机、子导航计算机和监控系统；所述主惯导通 过RS422接口与主导航计算机连接，第一GPS接收机通过RS232与主导航计算机连接，主导 航计算机的输出端通过RS422接口接入主控计算机；主控计算机与子惯导系统的子导航计 算机通过RS422接口连接，子惯导和第二GPS接收机均通过RS422接口与子导航计算机连 接，子导航计算机的输出端通过RS422接口接入监控系统； 主导航计算机接收主惯导和第一GPS接收机的数据，进行组合导航获得基本导航 信息，并将生成的基本导航信息发送给主控计算机；主控计算机对主惯导系统实时发送来 的数据进行处理，然后发送给子惯导系统；子导航计算机一方面接收主控计算机发来的主 惯导系统数据，另一方面接收子惯导发送的数据，并将接收到的数据进行捷联惯导解算， 然后利用主惯导信息进行动基座传递对准，得到稳定平台的速度、姿态和位置信息并通过 RS422接口发送给监控系统；第二GPS接收机负责子导航计算机内部时钟授时、以及主惯导 和子惯导之间的时间同步。 -种嵌入式瞄准吊舱测姿系统的传递对准方法，包括以下步骤： 第1步，对系统的软件进行初始化，其中包括主惯导系统和子惯导系统安装误差 角对应的补偿角的初始化，然后进入下一步； 第2步，由主任务得到主惯导系统测得的载体速度信息、姿态信息、角速度信息、 比力信息和位置信息，并利用第1步所得的补偿角修正该姿态信息； 第3步，进行粗对准，将第2步主惯导系统测得的速度信息、位置信息、补偿角修正 后的姿态信息赋给子惯导系统的对应参数，作为子惯导系统的解算初值； 第4步，子惯导系统以第3步粗对准后的导航信息为初值，进行惯导捷联解算，得 到子惯导系统的位置信息、速度信息和姿态信息； 第5步，主惯导系统的数据经过时间同步和杆臂补偿处理后，采用"速度+姿态"的 匹配方式建立卡尔曼滤波模型，以第2步中主惯导系统与第4步子惯导系统之间的速度差 值和姿态差值作为量测变量，进行卡尔曼滤波迭代，得到子惯导系统的速度误差、平台失准 角、安装误差角、陀螺常值漂移和加速度计常值偏置； 第6步，将第5步得到的子惯导系统速度误差、平台失准角，对第4步子惯导系统 的速度信息、姿态信息进行校正，最终获得子惯导系统经校正后的速度信息和姿态信息，并 通过RS422接口发送给监控系统。 本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：（1)在VxWorks嵌入式实时操作系统下， 设计了传递对准多任务软件，实时性强、稳定性好；（2)对于主、子惯导安装的特殊情况，能 够进行大安装误差角情况下的传递对准。 四【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术嵌入式瞄准吊舱测姿系统的硬件结构示意图。 图2是本专利技术嵌入式瞄准吊舱测姿系统中多任务软件的流程图。 图3是本专利技术嵌入式瞄准吊舱测姿系统的传递对准方法流程图。 图4是本专利技术中"速度+姿态"匹配方式的传递对准原理框图。 图5是本专利技术嵌入式瞄准吊舱测姿系统的传递对准跑车实验硬件结构示意图。 图6是本专利技术实施例1中传递对准跑车实验失准角估计曲线图。 图7是本专利技术实施例2中传递对准跑车实验失准角估计曲线图。 图8是本专利技术实施例3中传递对准跑车实验失准角估计曲线图。 图9是本专利技术实施例4中传递对准跑车实验失准角估计曲线图。 图10是本专利技术实施例5中传递对准跑车实验失准角估计曲线图。 图11是本专利技术实施例6中传递对准跑车实验失准角估计曲线图。 表1是实施例1?6中子惯导数据统计表。 五【具体实施方式】 下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。 结合图1，本专利技术嵌入式瞄准吊舱测姿系统，包括主惯导系统、主控计算机和子惯 导系统，其中主惯导系统包括主惯导、第一GPS接收机和主导航计算机，子惯导系统包括子 惯导、第二GPS接收机、子导航计算机和监控系统；所述主惯导通过RS422接口与主导航计 算机连接，第一GPS接收机通过RS232与主导航计算机连接，主导航计算机的输出端通过 RS422接口接入主控计算机；主控计算机与子惯导系统的子导航计算机通过RS422接口连 接，子惯导和第二GPS接收机均通过RS422接口与子导航计算机连接，子导航计算机的输 出端通过RS422接口接入监控系统；所述子惯导系统中设有与子导航计算机相接的调试接 口，该调试接口为RS232接口或以太网接口。所述子导航计算机为嵌入式MPC8245计算机 系统，其软件使用VxWorks操作系统。 主导航计算机接收主惯导和第一GPS接收机的数据，进行组合导航获得基本导航 信息，并将生成的基本导航信息发送给主控计算机；主控计算机对主惯导系统实时发送来 的数据进行处理，然后发送给子惯导系统；子导航计算机一方面接收主控计算机发来的主 惯导系统数据，另一方面接收子惯导发送的数据，并将接收到的数据进行捷联惯导解算， 然后利用主惯导信息进行动基座传递对准，得到稳定平台的速度、姿态和位置信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式瞄准吊舱测姿系统，其特征在于，包括主惯导系统、主控计算机和子惯导系统，其中主惯导系统包括主惯导、第一GPS接收机和主导航计算机，子惯导系统包括子惯导、第二GPS接收机、子导航计算机和监控系统；所述主惯导通过RS422接口与主导航计算机连接，第一GPS接收机通过RS232与主导航计算机连接，主导航计算机的输出端通过RS422接口接入主控计算机；主控计算机与子惯导系统的子导航计算机通过RS422接口连接，子惯导和第二GPS接收机均通过RS422接口与子导航计算机连接，子导航计算机的输出端通过RS422接口接入监控系统；主导航计算机接收主惯导和第一GPS接收机的数据，进行组合导航获得基本导航信息，并将生成的基本导航信息发送给主控计算机；主控计算机对主惯导系统实时发送来的数据进行处理，然后发送给子惯导系统；子导航计算机一方面接收主控计算机发来的主惯导系统数据，另一方面接收子惯导发送的数据，并将接收到的子惯导数据进行捷联惯导解算，然后建立卡尔曼滤波模型，并采用“速度+姿态”匹配方式进行动基座传递对准，得到稳定平台的速度、姿态和位置信息并通过RS422接口发送给监控系统；第二GPS接收机负责子导航计算机内部时钟授时、以及主惯导和子惯导之间的时间同步。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈帅，李玺安，王于坤，钟润武，王磊杰，雷浩然，单童，常耀伟，金磊，刘亚玲，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32