.测量与传感器方位角测量课时

方位角的测量：前面介绍的大气参数测量、惯性量测量具有一个特点：这些测量量是为了获取飞机自身的姿态或特性为目的的。但是，无论商业飞行还是军事飞行，飞机的飞行都必须以地理坐标作为参考，也就是说，飞机自身姿态我们可以机体坐标系作为参考，但飞机在大气空间飞行时，必须以地球坐标系作为参考。因此，我们还需确定飞机在地球坐标系空间中的位置和它的相对运动方向。那么，为了确定飞机在地球坐标系中的位置和它的相对运动方向，我们需要哪些参量呢？航向；经度和纬度；高度。下面我们要介绍就是这些能确定飞机与地球相对位置的参量的测量方法。6/28/20232方位角的测量：我们首先介绍的方位角的测量。定义：也称为航向角，是指飞机纵轴在水平面上的投影与指北线之间的夹角。对于选取不同的指北线作为参考基准，我们可以得到不同的航向角定义，如：真航向角（以地理子午线作为参考基准）；磁航向角（以磁子午线作为参考基准）。以上两个航向角是存在偏差，且在地球的不同位置，其差值是不同的，两者的差值称为磁偏角。6/28/20233方位角的测量：磁偏角是由于地磁南北极与地理南北极不重合所导致的。另外，由于磁极绕地极作缓慢的周期性运动，磁偏角因地不同之外，同一地点的磁偏角随着时间的推移，也会产生变化。在专门绘制的导航地图中注有各地的磁差修正量。6/28/20234方位角的测量：测量方法及仪器：指南针，罗经，磁罗盘：

在高纬度地区地磁水平分量很弱，它对水平悬挂的磁棒的定向作用很小。因此，在地球两极地区，磁罗盘不能应用。另外，将磁罗盘安装在机体上后，由于机体上可能存在磁性铁质材料，也会导致磁罗盘的指示偏差。四大发明之一6/28/20235方位角的测量：测量方法及仪器：航向陀螺仪:基本组成：二自由度陀螺+？陀螺转子；内环；外环；水平修正液体开关；方位修正力矩电机；水平修正力矩电机。工作原理：外环轴垂直安装；自转轴调整至指北线（真北）方向。飞机在向正北稳定飞行时，其内外环均无状态改变；当飞机偏离正北，存在一个航向角θ时，由于转子定轴性的原因，其自转轴仍稳定指向指北线方向，但外环却绕外环轴相对机体偏离了对应角度θ。只要在外环与机体之间安装一个电位器，即可线性测出角度的大小。6/28/20236方位角的测量：测量方法及仪器：航向陀螺仪:应用问题：由于飞机所在位置的地理北向随着地球自转和飞机的运动而不断地相对于惯性空间转动，另外，还有陀螺本身也存在漂移。这时会存在以下问题和现象：自转轴绕内环轴逐渐偏离水平面，即内环（自转轴）逐渐不能保持水平状态；自转轴绕外环轴逐渐偏离子午面，即自转轴逐渐不能指向指北线（真北）方向。所以，为了让其能稳定地工作，必须要加入水平修正装置和方位修正装置来消除以上两个逐渐偏离所导致的航向角测量误差，航向陀螺仪才能投入正式使用。另外，由于表观运动的影响，航向陀螺仪（的自转轴）在飞机飞行过程中还是会逐步偏离子午线，但其不能完全自动完成指北修正，它需要飞行员根据磁罗盘（确切说应该是高精度的陀螺磁罗盘或其他航向角测量仪表）的指示航向角对其进行手动修正，所以它又称为半罗盘。航向陀螺仪在长时间内测量航向的精度较低，故常用来测量飞机转弯时航向角的变化。6/28/20237方位角的测量：测量方法及仪器：航向陀螺仪:水平修正：右图为水平修正装置，其由液体开关和力矩电机组成。液体开关安装在内环上，可用于感受内环是否水平，其内部填充导电液体。力矩电机的输出轴与外环轴重合安装，用于向陀螺转子提供进动力矩。工作过程如下：当水平时，液体开关的两个支路电阻相同，力矩电机两个反相绕组通过电流相等，无输出（修正）力矩；当倾斜时，液体开关的两个支路电阻存在差值，导致力矩电机两个反相绕组通过电流不相等，其输出（修正）力矩，从而引起陀螺转子不断进动，直至再次水平。

思考一下！水平修正力矩电机产生逆时针力矩后，陀螺自转轴怎样运动？顺时针呢？6/28/20238方位角的测量：测量方法及仪器：航向陀螺仪:方位修正：参见右图，方位修正电机的输出轴与内环轴重合安装，另外还包括两个电位计（图中未画出）。工作过程如下：这两个电位器分别为纬度修正电位计和平衡校正电位计，两者组成一个电桥。其中，纬度修正电位计给出地球自转误差信号，平衡校正电位计给出陀螺漂移误差补偿信号。当飞机出现方位偏离时，飞行员可通过操作面板的旋钮对两个电位器进行调整，使自转轴又重新指向真北方向。

6/28/20239方位随角的刷测量龄：测量革方法才及仪假器：航向血陀螺屑仪:实物医示例：6/讽26柳/2洽02棚310方位摧角的话测量拘：测量技方法猫及仪摔器：陀螺州磁罗耐盘：基本配磁罗陈盘的暖工作惑原理脉：几个帮概念巷：磁罗球经：指南饲针的隶改进。电罗敬经：即本讽节所揉讲的陀捉螺磁骄罗盘饥；罗差配：罗盘展经线山北向与磁坑北之芹间的栽差值斜；磁罗克盘缺效点：稳定虏性差思，易江摆动材；高纬梳度地宰区精承度差咸；易被槽铁材祥料磁薪化干晶扰。磁罗粪盘优龟点：简单婚；可直念接测蜜量磁骑航向岂。6/稳26蓬/2尚02勿311方位认角的孝测量哗：测量条方法五及仪警器：陀螺烂磁罗剂盘：为了终解决喂磁罗涉盘稳膜定性质差的稠问题扎，可职借入绩航向抢陀螺画仪（视陀螺牧半罗朋盘）正稳定喝好的撤特点墓，同描时可性解决听半罗骨盘不跨能自塔动指惰北的瓜不足作，将刚两者权结合兵起来喝，制朵造了误既能挑独立莫测量雹航向紧，又山具有选良好既稳定键性和压较高趋灵敏衣度的遭航向竟仪表烧，即叼为陀螺欲磁罗况盘。陀螺折磁罗做盘基熟本构币成：磁传蒸感器悲；陀螺止机构满；指示漫器；具备趋航向派跟踪筋能力兰的伺服同廉步装咱置，妇包括客磁电脂位器、锻放大充器、饮协调畜电动拾机、减速毕器和皮陀螺叮电位貌器。三个岂固定价抽头不动悠，但馋起到逆稳定贴作用外环紧轴可哭旋转投，引色起与沾电刷涨的相棒对运懂动参考勺电源三个爱可动业电刷6/箭26会/2焰02逆312方位便角的镇测量下：测量纱方法沃及仪骗器：陀螺歪磁罗境盘：陀螺炭磁罗痒盘工比作原引理及屑过程：磁传胶感器拣感受享地磁御，并谁通过升一同步道传送语装置恢带动晋磁电钢位计柳电刷屈沿磁电误位器衔滑动威，即蛛磁电给位器然复现酷了磁航狡向信握息；磁电太位器浸的参蒸考电扮压是渡来自烦于陀螺鞋电位太器的态可动绣电刷欣，所碍以磁吓电位机器的稿输出总失调汉电压楼除了乳与自伟身电蝇刷位璃置（偿即磁航市向）虽有关贤外，撤还与低陀螺遭电位侄器的库电刷秃位置框有关画。6/冰26恰/2抢02公313方位以角的坡测量羊：测量赶方法晃及仪蒜器：陀螺竭磁罗松盘：陀螺股磁罗场盘工腰作原筛理：正常束出厂怕的陀像螺磁引罗盘争，会之被调糠校正赌确。缝例如徐，当枪磁航绿向为处零时志：磁电德位器踩电刷哄处于久初始恭位置约；航向倦陀螺巩仪的甘自转闹轴也卖会指贼向磁裕航向臣指北惠位置捧（以此滋为例详叙述）；陀螺孝电位站器电侍刷也皇会处跳于初薄始位栏置，借并加拾上参镰考电家压Vr年ef;则参签考电狮压Vr器ef通过走陀螺纤电位驱器电符刷分晚压后捉产生爱电压Vd，该棚电压下会确川保如巴下状鸭态，指示青器位锤置伺值服系录统接游收Vd，带晨动指艳示器载伺服蚊机构理运动脑，并徒指示浴磁航焦向为0；Vd施加淡在磁栋电位军器的义固定苗抽头毕上，和并有慌磁电均位器盗输出来失调舟电压Va双b=0。这跟时，湾整个就陀螺拜磁罗量盘无怀变化跟；当存带在航舍向角惠时，伙首先恐是磁突传感敬器迅攀速反答映，遇带动醋磁电以位器僚电刷酸运动仰，这习时Va亚b不为0，该拍电压循经放央大器报进行逗功率零放大轻后驱王动协底调电冷动机镇带动课陀螺获电位吩器电宪刷运方动，亿改变汤了Vd电压需，这铸一电吨压变坡化会负使Va亦b逐渐躲趋于鞠零，太当趋声于零烦后，疯重新朝进行押稳定裁平衡抖状态猎。但此嗽时Vd电压筝已改焦变，王又会购带动秆指示页器伺档服机廊构运免动，铅是指伶示器带指针里指向残新的屋航向稼角示拿值。6/现26搭/2亦02陵314方位腥角的您测量潜：测量虎方法耀及仪港器：陀螺谷磁罗瞧盘：总结页及结积论：陀螺老磁罗影盘是因航向仆陀螺购仪（背半罗才盘，尊陀螺厚罗盘受）和朽磁罗雷盘的招组合极，解府决了耕航向误陀螺绑仪不以能自弃动指裕北和没磁罗薪盘稳秧定性足差的滑缺点咬；磁罗典盘的捆磁电泽位器早相当馆于位置竿指令令给定夕器和误差刘发生哄器，陀评螺电映位器电刷仁位置实际移是被赴控对吴象，寻伺服樱同步捏装置淘是位置剃