用于磁力计监测的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于磁力计监测的系统和方法。公开了一种用于确定运输工具的航向的系统。该系统包括配置成生成磁航向输出信号的磁力计，以及配置成生成陀螺仪角速率输出信号的一个或多个速率陀螺仪。该系统可以进一步包括控制器，该控制器被配置为基于磁航向输出信号来确定磁力计航向率，并且基于陀螺仪角速率输出信号来确定陀螺仪航向率。控制器可以计算磁力计航向率和陀螺仪航向率之间的差值。如果差值高于差阈值，则控制器可以计算磁力计航向率和陀螺仪航向率之间的积分值，如果积分值高于积分阈值，则报告正磁力计误差状态，并且如果积分值低于积分阈值，则报告负磁力计误差状态。

【技术实现步骤摘要】
用于磁力计监测的系统和方法
技术介绍
运输工具(vehicle)导航系统通常基于多个航向读数，包括磁力计确定的磁航向和速率陀螺仪确定的航向率，来计算运输工具的航向。基于从多个源(例如，磁力计、速率陀螺仪、陀螺仪罗经等)接收到的数据来计算运输工具的航向可以提高导航系统的准确性和可靠性。但是，外部磁场或感应磁场可能会导致磁力计出现一定程度的误差。因此，磁力计对来自可能影响磁场的物体(例如跑道中的钢筋和其他铁质物体)的干扰敏感。这些磁力计干扰和航向误差在飞行的着陆阶段可能会给航行器带来问题，尤其是在防偏流和起飞着陆过程(decrabandroll-outlandingprocedures)中。这些问题在自动驾驶运输工具中被放大。在这些着陆阶段，航向精度对于防止起落架上的侧向载荷以及在起飞期间保持跑道中心线至关重要。因此，期望提供一种解决上述一个或多个问题的系统和方法。
技术实现思路
一方面，本文公开的专利技术构思的实施例针对一种用于确定运输工具的航向的系统。在实施例中，系统包括磁力计，磁力计被配置为确定运输工具的磁航向并生成磁航向输出信号。该系统进一步包括一个或多个速率陀螺仪，其被配置为生成陀螺仪角速率输出信号。该系统还包括控制器，该控制器被配置为：基于磁航向输出信号确定在一时间间隔上的磁力计航向率；基于陀螺仪角速率输出信号确定该时间间隔内的陀螺仪航向率；计算该时间间隔内磁力计航向率和陀螺仪航向率之间的差值，并将该差值与差阈值进行比较；如果所述差值高于所述差阈值，则计算所述时间间隔内磁力计航向率与陀螺仪航向率之间的积分值；如果积分值大于积分阈值，则报告正磁力计误差状态，并且如果积分值小于积分阈值，则报告负磁力计误差状态。在另一方面，本文公开的专利技术构思的实施例针对运输工具系统。在实施例中，运输工具系统可以包括控制器，该控制器被配置为基于航行器的磁航向确定航行器的磁力计航向率；基于航行器的陀螺仪航向确定航行器的陀螺仪航向率；计算磁力计航向率和陀螺仪航向率之间的差值，并将该差值与差阈值进行比较；如果差值高于差阈值，则计算磁力计航向率与陀螺仪航向率之间的积分值；如果积分值大于积分阈值，则报告正磁力计误差状态，并且如果积分值小于积分阈值，则报告负磁力计误差状态。在另一方面，本文公开的专利技术构思的实施例针对一种用于确定运输工具的航向的方法。该方法可以包括基于运输工具的磁航向确定运输工具的磁力计航向率，以及基于运输工具的陀螺仪航向确定运输工具的陀螺仪航向率。该方法可以进一步包括计算磁力计航向率和陀螺仪航向率之间的差值，并将该差值与差阈值进行比较。该方法还可包括如果差值高于差阈值，则计算磁力计航向率与陀螺仪航向率之间的积分值。该方法还可以包括如果积分值大于积分阈值，则报告正磁力计误差状态，并且如果积分值小于积分阈值，则报告负磁力计误差状态。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，并且不一定限制要求保护的专利技术。结合在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与总体描述一起用于解释本专利技术的原理。附图说明当考虑下面的详细描述时，可以更好地理解本文公开的专利技术构思的实现。这样的描述参考了所包括的附图，这些附图未必按比例绘制，并且为了清楚起见，其中一些特征可能被放大并且一些特征可以被省略或可以被示意性地表示。附图中相似的附图标记可以表示并指代相同或相似的元件，特征或功能。在图中：图1示出了根据本公开的示例实施例的用于确定运输工具的航向的系统；图2描绘了根据本公开的示例实施例的波特图，该波特图示出了应用于磁航向输出信号和陀螺仪角速率输出信号的滤波器的幅值和相位响应；和图3示出了根据本公开的示例实施例的用于确定运输工具的航向的方法的流程图。具体实施方式在详细解释本文公开的专利技术构思的至少一个实施例之前，应理解，专利技术构思的应用不限于以下详细阐述的构造细节和部件或步骤或方法的布置。描述或在附图中示出。在下面对本专利技术构思的实施例的详细描述中，阐述了多个具体细节以便提供对专利技术构思的更透彻的理解。然而，对于受益于本公开的本领域的普通技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本文公开的专利技术构思。在其他实例中，可能不详细描述众所周知的特征，以避免不必要地使本公开复杂化。本文公开的专利技术构思能够具有其他实施例，或者能够以各种方式被实践或执行。同样，应当理解，本文采用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被视为限制性的。另外，如本文中所使用的，在附图标记之后的字母旨在表示特征或元件的实施例，该实施方式可以类似于但不必与带有相同附图标记(例如，1，1A，1B)的先前描述的元件或特征相同。这样的附图标记仅出于方便的目的而使用，并且不应被解释为以任何方式限制本文公开的专利技术构思，除非明确地相反地指出。最后，如本文所用，对“一个实施例”或“某些实施例”的任何引用表示结合该实施例描述的特定元件、特征、结构或特性包括在本文公开的专利技术构思的至少一个实施例中。说明书中各个地方出现的短语“在一些实施例中”不一定都指的是同一实施例，并且所公开的专利技术构思的实施例可以包括本文明确描述或固有存在的一个或多个特征，或者任何两个或更多个这样的特征的子组合的组合以及在本公开中可能不一定明确描述或固有地存在的任何其他特征。广泛地，本文公开的专利技术构思的实施例针对用于监测运输工具的磁力计航向读数的系统和方法。运输工具导航系统通常基于多个航向读数，包括由磁力计确定的磁航向以及由一个或多个速率陀螺仪确定的陀螺仪航向率(例如，角速率)，来计算运输工具的航向。基于从多个源(例如，磁力计、速率陀螺仪、陀螺仪罗经等)接收到的数据来计算运输工具的航向可以提高导航系统的准确性和可靠性。但是，外部磁场或感应磁场可能会导致磁力计出现一定程度的误差。因此，磁力计对可能影响磁场的干扰物体(例如跑道中的钢筋和其他铁质物体)敏感。磁力计干扰和航向误差在飞行的着陆阶段可能会给航行器带来问题，尤其是在防偏流和起飞着陆过程中。这些问题在自动驾驶运输工具的情况中被放大。在这些着陆阶段，航向精度对于防止起落架上的侧向载荷以及在起飞期间保持跑道中心线至关重要。因此，本公开的实施例针对用于监测潜在磁力计航向误差的系统和方法。本公开的附加实施例涉及确定磁力计误差状态，并且在磁力计处于误差状态时从运输工具航向计算中排除磁力计航向读数，以便在不增加航行器硬件的尺寸、重量或复杂性的情况下改进运输工具航向计算。本公开的其他实施例旨在响应于确定的运输工具的航向来调整运输工具硬件的一个或多个特性。大体上参考图1至图3，根据本公开的示例实施例，描述用于监测磁力计航向的系统和方法。图1示出了根据本公开的示例实施例的用于确定运输工具的航向的系统100。系统100可以包括但不限于运输工具导航系统102，包括显示器116的用户界面114和运输工具硬件118。在实施例中，系统100可以实现在运输工具上以监测磁力计航向计算，并提高航向计算精度。例如，系统100可以在航行器上实现，以提高航行器导航系统(例如，航行器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n磁力计，其被配置为确定运输工具的磁航向并产生磁航向输出信号；/n一个或多个速率陀螺仪，被配置为产生陀螺仪角速率输出信号；和/n控制器，其被配置为：/n基于磁航向输出信号确定一时间间隔内的磁力计航向率；/n基于陀螺仪角速率输出信号确定所述时间间隔内的陀螺仪航向率；/n计算所述时间间隔内磁力计航向率和陀螺仪航向率之间的差值，并将所述差值与差阈值进行比较；/n如果所述差值高于所述差阈值，则计算所述时间间隔内磁力计航向率与陀螺仪航向率之间的积分值；以及/n如果积分值大于积分阈值，则报告正磁力计误差状态，并且如果积分值小于积分阈值，则报告负磁力计误差状态。/n

【技术特征摘要】
20190118 US 16/251,3701.一种系统，包括：
磁力计，其被配置为确定运输工具的磁航向并产生磁航向输出信号；
一个或多个速率陀螺仪，被配置为产生陀螺仪角速率输出信号；和
控制器，其被配置为：
基于磁航向输出信号确定一时间间隔内的磁力计航向率；
基于陀螺仪角速率输出信号确定所述时间间隔内的陀螺仪航向率；
计算所述时间间隔内磁力计航向率和陀螺仪航向率之间的差值，并将所述差值与差阈值进行比较；
如果所述差值高于所述差阈值，则计算所述时间间隔内磁力计航向率与陀螺仪航向率之间的积分值；以及
如果积分值大于积分阈值，则报告正磁力计误差状态，并且如果积分值小于积分阈值，则报告负磁力计误差状态。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为：
基于磁航向输出信号确定在附加时间间隔内的磁力计航向率；
基于陀螺仪角速率输出信号确定在所述附加时间间隔内的陀螺仪航向率；
计算在所述附加时间间隔内磁力计航向率和陀螺仪航向率之间的附加差值，并将所述附加差值与所述差阈值进行比较；
如果所述差值高于所述差阈值，则计算在所述附加时间间隔内的磁力计航向率与陀螺仪航向率之间的附加积分值；以及
如果所述附加积分值大于所述积分阈值，则报告正磁力计误差状态，并且如果所述附加积分值小于所述积分阈值，则报告负磁力计误差状态。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为：
至少部分地基于所报告的磁力计误差状态来确定运输工具的航向值。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，当所述控制器报告负磁力计误差状态时，所述控制器被配置为基于所述磁航向输出信号和所述陀螺仪角速率输出信号的组合来确定所述运输工具的航向值。


5.根据权利要求3所述的系统，其中，当所述控制器报告正磁力计误差状态时，所述控制器被配置为在确定所述运输工具的航向值时排除所述磁航向输出信号。


6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还被配置为生成一个或多个控制信号，所述控制信号被配置为使致动器响应于所确定的运输工具的航向值来调整一个或多个运输工具硬件的特性。


7.根据权利要求3所述的系统，还包括用户界面，所述用户界面被配置为报告所述运输工具的航向值。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，通过将高通滤波器应用于所述磁航向输出信号来确定所述磁力计航向率。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，通过将低通滤波器应用于所述陀螺仪角速率输出信号来确定所述陀螺仪航向率。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，通过向所述磁航向输出信号应用具有高通时间常数的高通滤波器来确定所述磁力计航向率，其中，通过向所述陀螺仪角速率输出信号应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·卡普林杰，
申请(专利权)人：罗科威尔柯林斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US