產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立不同的姿態(tài)解、慣性解或兩者的系統(tǒng)和方法
【專利說明】產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立不同的姿態(tài)解、慣性解或兩者的系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001 ]本申請(qǐng)要求2014年10月9 日提交的、題為 “SYSTEMS AND METHODS FOR PRODUCINGTWO INDEPENDENT DISSIMILAR ATTITUDE SOLUT1NS，TWO INDEPENDENT DISSIMILARINERTIAL SOLUT1NS FOR BOTH FROM ONE IMPROVED NAVIGAT1N DEVICE” 的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/061,787的優(yōu)先權(quán)和利益，并且其通過引用被整體結(jié)合到本文。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行器利用導(dǎo)航設(shè)備，其將姿態(tài)解(solut1n)(例如，仰俯(pitch)，滾動(dòng)(roll)和航向信息)連同慣性解(例如，加速度和機(jī)身角速率(angular body rates)，可以從其中確定速度)提供到飛行器的各種顯示器和系統(tǒng)。這些導(dǎo)航設(shè)備中的一些是冗余的，以在設(shè)備故障的情況下提供安全的措施(measure)并且提供正確讀數(shù)的確認(rèn)。飛行器的派遣有時(shí)也取決于提供姿態(tài)和慣性解的冗余導(dǎo)航設(shè)備的可用性。常規(guī)實(shí)施方式使用多個(gè)設(shè)備來提供冗余測(cè)量。
[0003]在許多常規(guī)實(shí)施方式中，三個(gè)空氣數(shù)據(jù)慣性參考單元(ADIRU)被用來提供冗余測(cè)量。然而，存在用不同類型的導(dǎo)航單元，例如全球定位系統(tǒng)(GPS)-輔助的姿態(tài)航向參考系統(tǒng)(AHRS)來替代ADIRU之一的期望。雖然進(jìn)行此轉(zhuǎn)換，但是如果ADIRU之一故障的話還存在能夠派遣的期望。然而，如果剩余的ADIRU和GPS-輔助AHRS計(jì)算兩個(gè)獨(dú)立的不同姿態(tài)解，兩個(gè)獨(dú)立的不同慣性解或者兩者，則不能確定剩余的ADIRU還是GPS-輔助AHRS在計(jì)算錯(cuò)誤的姿態(tài)解。
[0004]由于上面闡明的原因，并且由于下面闡明的原因(在閱讀和理解本說明書時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言其將變得顯而易見)，在本領(lǐng)域中存在對(duì)用于確定系統(tǒng)中的錯(cuò)誤姿態(tài)誤差的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法的需要，其利用不同類型的導(dǎo)航單元的組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開的實(shí)施例提供了用于從一個(gè)改進(jìn)的導(dǎo)航設(shè)備產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的不同姿態(tài)解、兩個(gè)獨(dú)立的不同慣性解或兩者的系統(tǒng)和方法。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，航空電子系統(tǒng)包括:慣性導(dǎo)航設(shè)備，其被配置成產(chǎn)生姿態(tài)解的第一集合;姿態(tài)航向和參考單元，其被配置成產(chǎn)生姿態(tài)解的主要集合和姿態(tài)解的次要集合;和顯示設(shè)備，其被配置成接收姿態(tài)解的第一集合、姿態(tài)解的主要集合和姿態(tài)解的次要集合，其中如果姿態(tài)解的第一集合和姿態(tài)解的主要集合之間的差異大于閾值，則顯示設(shè)備被配置成通過確定姿態(tài)解的第一集合和姿態(tài)解的次要集合之間的差異是否小于閾值，或者姿態(tài)解的主要集合與姿態(tài)解的次要集合之間的差異是否小于閾值來確定姿態(tài)解的第一集合還是姿態(tài)解的主要集合是正確的。
【附圖說明】
[0007]應(yīng)理解的是，附圖僅描述示例性實(shí)施例，并且因此不被認(rèn)為是在范圍方面的限制，通過使用附圖，將以另外的特征和細(xì)節(jié)來描述示例性實(shí)施例，其中:
[0008]圖1是包括改進(jìn)的GPS-輔助AHRS的示例性航空電子系統(tǒng)的框圖，其提供了兩個(gè)獨(dú)立的不同姿態(tài)解，兩個(gè)獨(dú)立的不同慣性解或者兩者;和
[0009]圖2是用于從一個(gè)改進(jìn)的導(dǎo)航設(shè)備產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的不同姿態(tài)解、兩個(gè)獨(dú)立的不同慣性解或兩者的示例性方法。
[0010]根據(jù)慣例，各種描述的特征并未按比例繪制，而是被繪制成強(qiáng)調(diào)與示例性實(shí)施例相關(guān)的特定特征。
【具體實(shí)施方式】
[0011]在下面的詳細(xì)描述中，參考附圖，該附圖形成本文的一部分，并且在附圖中以圖示的方式示出了特定的說明性實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以利用其它實(shí)施例并且可以進(jìn)行邏輯的、機(jī)械的和電氣的改變。此外，不應(yīng)將繪制圖形和說明書中提出的方法解釋為限制其中可以執(zhí)行各個(gè)步驟的順序。因此，下面的詳細(xì)描述不應(yīng)以限制性意義進(jìn)行。
[0012]本文提供的實(shí)施例可以檢測(cè)導(dǎo)航系統(tǒng)中的錯(cuò)誤的姿態(tài)誤差，其利用不同類型的導(dǎo)航單元的組合，其中第一導(dǎo)航單元之一已經(jīng)故障。如上面解釋的，存在僅使用飛行器上的兩個(gè)ADI RU和一個(gè)GP S-輔助AHRS的期望。在這種情況下，如果ADI RU之一故障，并且剩余的ADIRU和GPS-輔助AHRS不產(chǎn)生相同的姿態(tài)解，則我們不能確定哪個(gè)姿態(tài)解是正確的。本文描述的實(shí)施例提供了此問題的解。特別地，GPS-輔助AHRS被改進(jìn)的GPS-輔助AHRS替代，其計(jì)算不同的姿態(tài)參數(shù)的另外的集合。這些另外的不同姿態(tài)參數(shù)可以確定兩個(gè)解中的哪個(gè)是不正確的。
[0013]圖1是示例性航空電子系統(tǒng)100的框圖，其包括改進(jìn)的GPS-輔助AHRS102，其提供了兩個(gè)獨(dú)立的不同姿態(tài)解、兩個(gè)獨(dú)立的不同慣性解或兩者。系統(tǒng)100還包括兩個(gè)ADIRU 104A，1048、顯示設(shè)備106和6?3接收器107。雖然示出了三個(gè)導(dǎo)航單元102，1044，1048，但是更多的或更少的導(dǎo)航單元可以被包括在飛行器上，這取決于飛行器。此外，不同類型的導(dǎo)航設(shè)備可以被包括在系統(tǒng)中，只要至少一個(gè)改進(jìn)的GPS-輔助AHRS 102被包括在系統(tǒng)100中即可。
[0014]如圖1中所示，ADIRU 104A，104B包括慣性傳感器組件108。慣性傳感器組件108包括加速計(jì)110和陀螺儀112。在一些實(shí)施例中，在每個(gè)慣性傳感器組件108中包括三個(gè)陀螺儀112和三個(gè)加速計(jì)110。然而，在慣性傳感器組件108中可以包括更多的或更少的陀螺儀112和加速計(jì)110 C3ADIRU 104A，104B還包括被配置成從慣性傳感器組件108接收慣性數(shù)據(jù)并基于接收的慣性數(shù)據(jù)提供姿態(tài)和慣性解的處理設(shè)備114。此外，ADIRU 104A，104B包括通信地耦合到處理設(shè)備114的輸入/輸出(I/O)單元116。1/0設(shè)備116接收由處理設(shè)備114計(jì)算的姿態(tài)和慣性解，并將姿態(tài)和慣性解輸出到飛行器內(nèi)的其它系統(tǒng)，例如顯示設(shè)備106。
[0015]如圖1中所示，改進(jìn)的GPS-輔助AHRS 102由GPS接收器107輔助，并且包括主要慣性傳感器組件118和次要慣性傳感器組件120。在常規(guī)實(shí)施方式中，由于費(fèi)用和其它限制，GPS-輔助AHRS僅包括一個(gè)慣性傳感器組件。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，AHRS 102開始使用不同的形狀因數(shù)，包括4M⑶形狀因數(shù)，其測(cè)定為高7.64英寸，長度12.76英寸，并且寬度4.88英寸。除其它形狀因數(shù)之外，本文所描述的實(shí)施例可以被包括在此4MCU AHRS 102形狀因數(shù)中。
[0016]與ADIRU104A，104B中的該慣性傳感器組件108類似，主要和次要慣性傳感器組件118，120包括加速計(jì)122和陀螺儀124。此外，并且與上面類似，在某些實(shí)施例中，每個(gè)慣性傳感器組件118，120中可以分別包括三個(gè)加速計(jì)122和三個(gè)陀螺儀124。然而，在某些實(shí)施例中，每個(gè)慣性傳感器組件108，118，120中的陀螺儀112，124和加速計(jì)110，122的數(shù)目和類型可以不同。例如，在某些實(shí)施例中，慣性傳感器組件108可以包括環(huán)形激光陀螺儀112，并且慣性傳感器組件118，120可以包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)陀螺儀或光纖陀螺儀124。在其它實(shí)施例中，慣性傳感器組件118中的加速計(jì)122和陀螺儀124可以與包括在慣性傳感器組件120中的加速計(jì)122和陀螺儀124不同。然而，這些僅是示例，并且不意味著是限制性的。
[0017]改進(jìn)的GPS-輔助AHRS102還分別地包括用于每個(gè)慣性傳感器組件118，120的專用的處理設(shè)備126，128。也就是說，主要處理設(shè)備126被配置成從主要慣性傳感器組件118接收慣性數(shù)據(jù)，并且基于接收的慣性數(shù)據(jù)提供姿態(tài)和慣性解;并且，次要處理設(shè)備128被配置成從次要慣性傳感器組件120接收慣性數(shù)據(jù)，并基于接收的慣性數(shù)據(jù)提供姿態(tài)和/或慣性解。除了具有專用的處理設(shè)備126、128的每個(gè)慣性傳感器組件118，120之外，在示例性實(shí)施例中，由相應(yīng)的處理設(shè)備126，128中的每個(gè)所執(zhí)行的軟件是不同的。專用處理設(shè)備126，128和在每個(gè)處理設(shè)備126，128上運(yùn)行的不同軟件的原因是為了防止共模故障。因此，處理設(shè)備126，128和/或由處理設(shè)備126，128執(zhí)行的軟件中的任何普通缺陷將不會(huì)影響兩個(gè)慣性傳感器組件118，120。這與其中常規(guī)GPS-輔助AHRS由于花費(fèi)和其它限制而僅包括一個(gè)處理設(shè)備的常規(guī)實(shí)施方式是相反的。