运动飞行器的惯性平台的功能控制的方法、计算机程序和系统的制作方法

专利名称：运动飞行器的惯性平台的功能控制的方法、计算机程序和系统的制作方法
技术领域：
本发明所涉及的领域为检验运动机构(body)的惯性单元的功 能的领域，该单元被安装在运动模拟器上。
背景技术：
一般来说，例如飞机、火箭或者其它种类运动机构的飞行器 (vehicle)装备有导航和控制系统。所述导航和控制系统包括提供 所述运动机构的三维位置、控制和导航的机载计算机、惯性单元和控 制装置。
更特别地，控制装置(例如空气动力操纵面(aerodynamic control surfaces))通过从机载计算机接收到的命令，朝向指定的目标或者沿着 特定的航线对所述运动机构进行导航，机载计算机从惯性单元接收惯 性信息。机载计算机根据所述的惯性信息，评估运动机构的三维位置； 作为机载计算机的一项功能，其向控制装置发送指示或者命令，使得 运动机构沿着其航线到达其目的地。
然而，如果惯性单元发生故障，计算机就会根据不精确的惯性信 息做出运动机构的三维位置的评估。因此，机载计算机会在每一计算 步骤中产生错误并且将错误的命令发送到控制装置。从而，运动机构 的真实的航线与机载计算机评估的航线会非常地不同。因此，如果惯 性单元发生严重故障，由机载计算机所发送的指示会非常地不适当， 以至于产生运动机构变得不稳定的风险。
因此，通常使用运动模拟器来检验惯性单元。更特别地，使用了 利用现实子系统(例如运动机构的惯性单元、运动模拟器、机载计算 机和某些其它元件等)和其它子系统的数学模型(例如运动机构的其 它元件、大气层等)的混合模拟。
目前，在使用惯性单元的混合模拟中，对于来自惯性单元的加速 度计的信息，能够出现两种情况。在第一种情况中，来自加速度计的信息没有被使用并且被来自数 学模型的信息所替代。与其相伴的事实是，运动模拟器不能够在直线 运动中再现运动。因此，来自惯性单元的加速度计的信息是不完整的 并且不包括关于运动机构的线性位移的信息。因此，运动机构的机载 计算机不能够使用来自惯性单元的加速度计的信息以确定运动机构的 位置、控制运动机构以及对运动机构进行导航。因此，潜在地出现在 该信息中的异常没有被混合模拟检测到。换言之，现实的惯性单元的 加速度计的作用没有发挥出来，从而排除了检测到影响加速度计的甚 至是最微小的潜在故障的可能性。
在第二种情况中，来自加速度计的信息通过代表直线运动中的运 动的信息补充，所述信息是通过数学模型而计算的。然而，来自惯性 单元的加速度计的信息在对应于模拟实验室的坐标的固定点处进行测
量。因此，对于相同的物理原点(physical origin)而g，在运动机构 沿着其绕地球的航线行进的时候，来自惯性单元的加速度计的信息没 有完整地代表加速度计常常(would)提供的信息。例如，在实验室的 固定点处的重力场是不变的，而由装载在绕地球行进的运动机构上的 惯性单元的加速度计所自动检测到的重力场却会作为海拔高度和纬度 的函数而变化。因此，这种差别歪曲了在实验室固定点处使用惯性单 元而获得的运动机构的航线，并且使得结果难于解释。因此，该方法 只能够检测到影响惯性单元的一个或多个加速度计的粗略的故障。
另外，来自惯性单元的陀螺仪的信息未完整地代表在运动机构绕 地球的现实运动中的该信息的原貌。
地球的旋转绕陀螺仪的轴线被分解(resolved)的方式根据惯性单 元是位于具有固定坐标的点(如在实验室的混合模拟中)还是被装载 在绕地球运动的运动机构上而决定。这种不完整代表的影响使得对所 获得的混合模拟的结果的分析复杂化。
此外，该运动模拟器必须具有好于或者等于沿着运动机构的整个 航线所需的角动力(angulardynamic)性能，这可能会需要一种非常复 杂的且成本非常高的运动模拟器
发明内容
本发明在于一种检验运动机构的惯性单元的功能的方法，所述单 元被安装在运动模拟器中，并且所述单元实时提供代表由所述运动模 拟器所施加的运动的测量惯性数据，所述方法包括
-运动模拟器上的惯性单元的理论建模(theoretical modeling),所
述的理论建模被实时提供有实际上由运动模拟器所执行的运动学数 据，并且该理论建模实时提供代表所述测量惯性数据的理论惯性数据， 该理论惯性数据被视为由运动模拟器上的惯性单元所测量；
-模拟建模(simulation modeling),其包括在现实导航环境中的惯 性单元的建模，所述模拟建模被实时提供有控制命令，并且该模拟建 模在所述的现实导航环境中实时提供代表来自惯性单元的输出数据的 模拟惯性数据，所述的模拟建模考虑到了使用惯性单元计算运动机构 的航线的所述控制命令；
-计算作为所述测量惯性数据、所述模拟惯性数据和所述理论惯性 数据的函数(function)的所述控制命令；以及
-通过比较使用惯性单元而获得的运动机构的航线和预定的参考航 线而检验所述惯性单元。
本发明的方法产生了一种所述运动机构的航线，该航线其非常接 近于现实的航线，并且不受在固定点实现的测量所具有的问题影响， 因此，该方法能够检验惯性单元是否具有符合要求的特性，因而提高 了质量并降低了成本。
所述测量惯性数据有利地包括来自所述惯性单元的加速度计的加 速度计信息，所述理论惯性数据有利地包括理论加速度计信息。
因此，能够检测出从所述惯性单元的加速度计发出的任何错误。 所述的测量惯性数据有利地还包括来自所述惯性单元的陀螺仪的 陀螺仪信息，所述的理论惯性数据有利地还包括理论陀螺仪信息，所 述的模拟惯性数据包括模拟陀螺仪信息和模拟加速度计信息。
因此，被用于计算控制命令的加速度计和陀螺仪信息代表了在运 动机构绕地球沿着其航线行进时常常由装载在运动机构上的惯性单元 所提供的信息。这是因为此加速度计和陀螺仪信息包括来自惯性单元 的加速度计和陀螺仪信息以及由理论建模和模拟而实时计算的补充信 息。在本发明的一个具体实施例中，所述控制命令作为限定为测量惯 性数据R加上模拟惯性数据T2减去理论惯性数据Tl的总和的惯性数
据I (换言之，I = T2-T1+R)的函数而进行计算。
因此，低于具体要求的运动模拟器能够被用于所述航线的高度动 力的瞬变(transients)。借助原理I = T2 - Tl + R，因为R和T1取决于 由运动模拟器所完成的运动，因此即使模拟器未正确地执行命令，他 们仍保持不变。这将以较低的成本计算出运动机构的精确航线。
当惯性数据I和模拟惯性数据T2之间的差值被预定的界限值所限 定(换言之，当|I-T2|^￡)时，惯性单元才能够被认为是有效的。
因此，所述惯性单元能够有效地且非常高精度地被检验。
本发明的方法还包括相位提前建模(phase advance modeling),所 述相位提前建模被实时提供有来自模拟建模的输入运动学命令，并且 该相位提前建模向运动模拟器提供输出运动学命令，从向补偿所述运 动模拟器所固有的执行延迟(execution delay)。
这种执行延迟能够被补偿，使得全部的参数能够保持同相，从而 保证同时在运动模拟器上的惯性单元和任何其它的传感器的使用具有 代表性。
所述的输入运动学命令有利地具有与所述运动学数据同步的轮廓 (profile),并且所述运动学数据与所述输入运动学命令的幅度有利地 保持不变。
因此，所述的运动学数据符合实际上由运动模拟器所完成的运动， 使得现实的惯性单元能够与所述运动机构的运动学特征(kinematics) 同相地被模拟。这保证了所述惯性单元的使用具有代表性，并且保证 了任何其他如惯性单元一样同时在运动模拟器上的传感器相对于运动 机构的运动学特征的同歩性。
本发明的方法有利地还包括掩蔽建模(masking modeling),该掩 蔽建模在所述的模拟建模的下游，并在所述的相位提前建模的上游， 从而该掩蔽建模被实时提供有输入运动学命令，该掩蔽建模向所述的 相位提前建模提供掩蔽的运动学命令，从而掩蔽至少一部分所述运动 的相位。
因此，能够产生一条航线，对于该航线来说，所述运动机构的运动的角度范围大于由所述运动模拟器认可(authorize)的角度范围。 根据一个特征，至少一部分掩蔽的运动学命令取决于所述掩蔽建
模内部的规则(law),该规则独立于所述的输入运动学命令。
使用具有受限制的角度运动的范围的运动模拟器，能够计算出一
条航线，所述的运动机构能够在该条航线上完成许多循环或者巡回。 本发明还涉及一种检验运动机构的惯性单元的功能的系统，所述
单元被安装到运动模拟器上，并且所述单元实时提供代表由所述运动
模拟器所施加的运动的测量惯性数据，所述系统包括
-理论模型(theoretical model),其包括所述运动模拟器上的所述惯 性单元的建模，所述的理论模型被实时提供有实际上由运动模拟器所 执行的运动学数据，并且该理论模型实时提供代表所述测量惯性数据 的理论惯性数据，该理论惯性数据被视为由运动模拟器上的惯性单元 所测量；
-模拟模型(simulationmodel),其包括在现实导航环境中的惯性单 元的建模，所述模拟模型被实时提供有控制命令，并且该模拟模型在 所述的现实导航环境中实时提供代表来自惯性单元的输出数据的模拟 惯性数据，所述的模拟模型考虑到了使用惯性单元计算运动机构的航 线的所述控制命令；
-计算装置，其用于计算作为所述测量惯性数据、所述模拟惯性数 据和所述理论惯性数据的函数的所述控制命令；以及
-检验装置(validationmeans),其通过比较使用惯性单元而获得的 运动机构的航线和预定的参考航线而检验所述惯性单元。
所述计算装置适合将所述控制命令确定为由测量惯性数据R加上 模拟惯性数据T2减去理论惯性数据Tl的总和所限定的惯性数据I的 函数。
所述的检验装置适合在惯性数据和模拟惯性数据之间的差值被预 定的界限值所限定时认为惯性单元是有效的。
所述的系统还包括相位提前模型(phase advance model),所述相 位提前模型被实时提供有来自模拟模型的输入运动学命令，并且该相 位提前模型向运动模拟器提供输出运动学命令，从而补偿所述运动模 拟器所固有的执行延迟。所述的系统还包括掩蔽模型(maskingmodel),该掩蔽模型位于所 述的模拟模型和上游的所述相位提前模型之间，从而该掩蔽模型被实 时提供有输入运动学命令，该掩蔽模型向所述的相位提前模型提供掩 蔽的运动学命令，从而掩蔽至少一部分所述运动的相位。
本发明还涉及一种计算机程序，其包括代码指令，该代码指令用 于当所述程序在计算机上被执行的时候执行控制方法的步骤，所述控 制方法具有至少一个上述特征。


通过阅读下述以非限定性的举例的方式所给出的说明，以及通过 参考附图，本发明的装置和方法的其它特征和优点将更加明确地显现
出来，在附图中
-图1示意性地显示了本发明的功能检验系统，该系统用于检验运
动机构的惯性单元的功能；
-图2高度示意性地显示了图1的功能检验系统的一个实例； -图3至图5显示了本发明的不同实施例；以及 -图6示意性地显示了运动机构的航线的一个实例。
具体实施例方式
图1示意性地显示了功能检验系统1，该系统用于检验运动机构的 惯性单元的功能。该系统1包括运动模拟器3，运动模拟器3被连接到 电子数据处理装置或计算机5，该电子数据处理装置或计算机5被用于 执行适合于执行本发明的方法的电子数据处理程序的指令代码。
运动模拟器3能够产生绕翻滚轴Al、俯仰轴A2和偏航轴A3的 角位移。因此，通过容纳有惯性单元7，运动模拟器3能够绕所述翻滚 轴Al、俯仰轴A2和偏航轴A3向惯性单元7施加角度运动。注意， 在运动机构中(该机构未示出)，或者在运动机构的至少一部分中，所 述惯性单元7能够被独自地安装在运动模拟器3上。
功能检验系统1还包括运动机构的机载计算机9，该机载计算机9 被连接到惯性单元7和计算机5。
注意，在计算机5、运动模拟器3、机载计算机9和惯性单元7之间的不同连接能够通过电缆或光缆、通过无线电或者通过其它方式而 提供。
图2高度示意性地显示了本发明的功能检验系统1的一个实例， 其用于检验运动机构(未示出)的惯性单元7的功能。注意，图2还 显示了本发明的控制方法的主要步骤。
本发明的方法或系统被用于现实的闭路循环(closed-loop)混合模
拟，该闭路循环混合模拟使用现实的子系统(运动机构并可能是运动
机构的至少一部分的惯性单元7、运动模拟器3和机载计算机9)以及 其它子系统(例如运动机构的推进子系统)和环境(大气层)的数字 模型。现实子系统的输出是用于数字模型的输入，而数字模型的输出 是用于现实子系统的输入。
惯性单元7被安装在运动模拟器3上(独自地或者在运动机构的 至少一部分中)，并且惯性单元7实时提供代表由运动模拟器3施加的 运动的惯性测量数据(即现实惯性数据)R，并且根据运动、速度和加 速度的范围再现运动机构的角度运动。该测量惯性数据R来自惯性单 元7的陀螺仪(速度陀螺仪或自由陀螺仪)和加速度计(未示出)并 且基本上使得运动机构的机载计算机9能够确定其位置、对其进行控 制以及对其进行导航。
该控制系统1还包括理论模型M1、模拟模型M2、计算装置11和 检验装置13。理论模型M1和模拟模型M2能够被包括在图1的电子 数据处理装置5中。此外，计算装置11包括运动机构的机载计算机9。
混合模拟实时地进行。因此，运动机构的机载计算机9和理论模 型Ml、模拟模型M2和惯性单元7之间的数据的计算和交换在现实频 率下并且有利地在一定的时间周期内被实现，所述频率测定由运动机 构的机载计算机9所完成的操作的时间，所述时间周期小于对应于所 述频率的周期；这应用于每一个计算循环。
理论模型Ml对运动模拟器3上的机载惯性单元7进行建模，并 且被所述运动模拟器3实时提供有运动学数据D1 (实际上由该运动模 拟器3所执行的位置、速度和角加速度)。因此，理论模型M1向计算 装置11实时提供代表测量惯性数据R的理论惯性数据Tl，该理论惯 性数据Tl被视为由装载于运动模拟器3上的惯性单元7所测量。模拟模型M2对现实导航环境中的惯性单元7进行建模，并且该
模拟模型M2被计算装置11实时提供有控制数据或命令D2。作为反馈， 模拟模型M2实时提供代表现实导航环境中的惯性单元7的输出数据 的模拟惯性数据T2。
因此，为了计算使用惯性单元7的运动机构的航线，模拟模型M2 考虑到了控制命令D2。
计算装置11将控制命令D2作为测量惯性数据R、模拟惯性数据 T2和理论惯性数据T1的函数进行计算。
检验装置13从而能够通过比较使用现实惯性单元7而获得的运动 机构的航线和预定的参考航线而对惯性单元7进行检验。
预定的参考航线能够通过完全的数字模拟而计算，例如单独通过 模拟模型M2，所述的数字模拟包括全部的现实设备的建模，所述现实 设备包括机载计算机和惯性单元。这已经在现有技术中为人们所知。
预定的参考航线通过在现有技术中已知的方式通过完全的数字模 拟模型而获得，其中包括计算机和惯性单元的全部的现实设备被数字 化地提供。
因此，检验装置13离线比较完全数字化产生的预定参考航线与使 用功能检验系统1产生的运动机构的航线，所述功能检验系统1实时 使用现实惯性单元7和现实机载计算机9。结果的比较检验确定惯性单 元7是有效的(即其具有符合要求的特征)或者惯性单元是无效的。 特别地，如果两条航线相重叠，则惯性单元7能够被认为是完好的。
测量惯性数据有利地包括来自惯性单元的加速度计的加速度计信 息和来自惯性单元7的陀螺仪的陀螺仪信息。相似地，理论惯性数据 T1包括理论加速度计信息和理论陀螺仪信息。
来自现实惯性单元7的加速度计的信息通过机载计算机9而作用 于运动机构的位置、控制和导航。因此，潜在地出现在该信息中的异 常能够通过比较来自现实惯性单元7和来自理论模型Ml的加速度计 信息而被检测。
此外，模拟惯性数据T2包括模拟陀螺仪信息和模拟加速度计信息。 因此，用于计算控制命令的加速度计和陀螺仪信息代表了在运动 机构绕地球沿着该航线行进时由装载在运动机构上的惯性单元所提供的信息。这是因为除了来自定位在固定坐标的点的惯性单元的信息之 外，该加速度计和陀螺仪信息还包括另外的由理论模型Ml和模拟模 型M2所实时计算的加速度计和陀螺仪信息，
由现实惯性单元7所传递的信息包括在实验室固定点实现的测量， 并且该信息未完整地代表将由惯性单元所传递的信息，其中所述惯性 单元被装载在绕地球行进的运动机构上。
更特别地，使用理论模型M1计算的理论惯性数据T1符合测量的 理论表示值(expression),即实验室固定点处的现实惯性单元7被视为 已经完成并且具有高度的代表性，因为该计算使用了应用于现实惯性 单元7上的运动学数据。此外，模拟惯性数据T2代表了由在运动机构 绕地球行进的时候被装载在运动机构上的惯性单元7实现的测量。
考虑到了测量惯性数据R和相应的理论惯性数据T1消除了由在固 定点实现测量而引起的任何误差。因此，向测量惯性数据R和理论惯 性数据Tl加入模拟惯性数据T2的基值(contribution)产生了代表现 实的航线，并且该航线不受与在固定点实现测量相伴的问题所影响。
图3示意性地显示了图2的功能检验系统的一个实施例。在这个 实施例中，计算装置11包括第一和第二算法运行装置lla和llb，所 述装置将算法运行应用到测量惯性数据R、模拟惯性数据T2和理论惯 性数据Tl ，从而计算惯性数据I。
因此，第一算法运行装置11a计算模拟惯性数据T2和理论惯性数 据T1之间的差值。第二算法运行装置llb将计算得到的差值(T2-T1) 加到测量惯性数据R上，从而根据公式I = T2 + R- Tl表示惯性数据I。
控制命令D2接着被作为该惯性数据I的函数进行计算，该惯性数 据I被限定为测量惯性数据R加上模拟惯性数据T2减去理论惯性数据 Tl而得的总和。
该实施例是基于通过功能检验系统1的混合模拟，其使用由装载 在运动模拟器3上的惯性单元7提供的测量惯性数据R和由理论模型 Ml提供的理论惯性数据Tl之间的差值。
己知公式I = T2 - Tl + R，因为R和Tl取决于由运动模拟器3完 成的运动，所以即使所述模拟器未正确地执行命令，他们还是保持不 变。这意味着，能够使用较低成本的运动模拟器3计算运动机构的精确航线。
此外，当检验装置13比较预定的参考航线与由功能检验系统1离
线产生的运动机构的航线时，惯性单元7的有效性为R和Tl之间的差
值的函数。
如果R-T1，那么I-T2，其对应于两条航线相互重叠，从而惯 性单元7是完好的。从而，通过这种惯性单元7获得的运动机构的航 线非常接近于在混合模拟中只使用现实机载计算机9获得的结果。
如果R接近于T1 (例如，如果|R-Tl| = s，其中s为较小的值)， 那么在两条航线之间的差别则被感知到，但是结果仍然是保持在可接 受的限度的范围中，并且该航线能够被认为是符合预期。从而，惯性 单元7具有异常的特征但是仍然保持在限度的范围中或者具有在其具 体要求(specification)中发生的偏差。
如果R不接近于T1，则两条航线明显地不同，运动机构未到达目 标(真实航线)但是机载计算机9认为其己经到达了目标(评估的航 线)。这意味着，惯性单元7正在发生严重故障。
换言之，如果惯性数据I和模拟惯性数据T2之间的差值被预定的 界限值所限定(|I-T2|^s)，则惯性单元7能够被认为是有效的。
此外，通过计算现实惯性单元7被视为已经在固定点执行的测量 的理论表示值T1、从R中减去T1并且加入模拟惯性数据T2的基值(代 表由装载在绕地球运动的运动机构上的惯性单元实现的测量)，即获得 了代表现实的航线。应当注意，从R中减去Tl将现实惯性单元的基值 去除至最接近的T!，其中t!叫R-Tl|，并且T!的值直接地与惯性单元 7的缺陷成比例。
在该实例中，可通过模拟模型M2计算航线，该模拟模型M2考虑 到了惯性单元7的各种偏差。例如，航线的特定的数量N能够通过在 可变因素的偏差的范围中调制可变因素而计算，从而获得航线缠结(a tangle of paths)。如果"真实"的航线(即通过现实惯性单元7获得的 航线)被包括在通过数字模拟获得的缠结中，则惯性单元7能够被认 为是有效的。如果"真实"的航线未被包括在通过数字模拟获得的缠 结中，则惯性单元7正发生故障。
图4示意性地显示了 ，功能检验系统1还包括相位提前模型M3，该相位提前模型M3被模拟模块(module) M2实时提供有输入数据或 者运动学命令Cl,并且该相位提前模型M3向运动模拟器3提供输出 运动学命令C2，从而补偿运动模拟器3固有的执行延迟。
一般而言，对运动机构进行导航和控制的系统包括"控制"功能， 该功能旨在产生用于运行与运动机构的特征相容的控制装置的指令。 这是一种自动功能其使用惯性信息或数据和可能的不同种类的(如 果存在另外的、非惯性的单元)信息或数据；其判断在前被实时命令 的指令的完成(情况)；并且按照需要调整接下来的命令指令的水平。 如果控制装置未足够快地做出反应，则所述控制功能将识别到并且给 出更强的命令，从而补偿该执行延迟。
该输入运动学命令C1有利地具有与运动学数据Dl同步的轮廓。 此外，运动学数据D1和输入运动学命令C1的幅度保持不变。从而， 惯性单元的模拟与运动机构的角运动学特征同步，保证了惯性单元和 任何其它同时装载在运动传感器上传感器的使用具有代表性。
图5示意性地显示了，图4中的功能检验系统还包括掩蔽模型M4， 在该实例中，所述掩蔽模型M4在模拟模型M2的下游，而是相位提前 模型M3的上游。因此，掩蔽模型M4被模拟模型M2实时提供有输入 运动学命令Cl，并且掩蔽模型M4向相位提前单元M3提供掩蔽的运 动学命令M3，从而掩蔽运动机构的运动的至少一部分相位。
从而，相位提前模型M3向运动模拟器3提供考虑到了掩蔽的运 动学命令C3的输出运动学命令C4，从而产生一条航线，对于该条航 线，运动机构的角度运动和/或动力学的范围超过了由运动模拟器3认 可的范围。
因此，意欲由掩蔽模型M4命令的运动模拟器3的角度运动或者 该运动的中断被在测量惯性数据R和理论惯性数据Tl中加以考虑，但 未影响控制命令D2。
根据图3的实例，并且借助公式I = T2-T1+R，惯性数据I未受 到在掩蔽模型M4的命令下的运动模拟器3的任何角度运动或这种运 动的停止的影响。
此外，在运动模拟器3的硬件或软件发生停止之前，在掩蔽模型 M4中实现的监视(surveillance)功能限制了命令的角度运动的范围。应当注意，理论模型M1、模拟模型M2、相位提前模型M3和/或 掩蔽模型M4能够被包括在图1的电子数据处理装置5中。
图6示意性地显示了计算绕障碍的航线的一个实例。
例如，使用低于具体要求的(underspecified)的运动模拟器3，能 够计算出一条具有270度的角度偏移的航线，所述运动模拟器3具有 绕偏航轴士100度的角度运动的范围的能力，所述角度运动对应于200 度的角度偏移。因此，在该实例中，运动机构21能够沿着从起点25 到终点27的航线23，通过270度的角度偏移而绕过障碍物29。
在航线23的计算过程中，运动模拟器3的轴线的角度位置能够被 改变。例如，运动模拟器3的偏航轴A3能够独立于运动机构21的偏 航受到控制。
至少一部分的掩蔽的运动学命令C3能够有利地取决于掩蔽模型 M3内部的规则。特别地，所述内部规则独立于输入运动学命令Cl。 因此，运动命令能够从掩蔽模型M4中被注入到运动模拟器3中，其 独立于来自模拟模块M2的输入运动学命令C1。这使得能够计算一条 航线，其中运动机构能够通过具有受限的角度运动范围的运动模拟器3 执行多次循环。
此外，所述航线能够具有大于运动模拟器3认可的动力范围。
例如，如果用于瞬变事件的输入运动学命令C1控制一个速度，该 速度大于运动模拟器3能够产生的速度，则事实上由运动模拟器3所 执行的运动学数据D1的特征相对于输入运动学命令C1而被减小。这 种不充分的运动被放在测量惯性数据R和理论惯性数据Tl中加以考 虑。然而，借助公式1 = 丁2-Tl+R，惯性数据I未受到不充分的运动 的影响。因此，所述航线未受到运动模拟器3的低于具体要求的影响。
本发明还涉及可从通讯网络下载并且包括程序代码指令的计算机 程序，所述代码指令用于在其在计算机5上被执行的时候执行本发明 的控制方法步骤。该计算机程序可被存储在计算机可读的中介上并且 可通过微处理器执行。
该程序可使用任何编程语言并且采用源代码、目标代码或者介于 源代码和目标代码之间的代码的形式，例如部分服从的形式，或者任 何其它的可取的形式。本发明还涉及计算机可读的信息中介，其包括上述计算机程序的 指令。
所述的信息中介能够为能够存储程序的任何装置。例如，所述中
介能够包括存储装置，例如ROM，例如CD ROM或微电子电路ROM, 或者磁性存储装置，例如软盘或者硬盘。
权利要求
1、一种检验运动机构的惯性单元(7)的功能的方法，所述单元被安装在运动模拟器(3)中，并且所述单元实时提供代表由所述运动模拟器(3)所施加的运动的测量惯性数据(R)，其特征在于，其包括·装载于运动模拟器(3)上的惯性单元(7)的理论建模(M1)，所述的理论建模被实时提供有实际上由运动模拟器(3)所执行的运动学数据(D1)，并且该理论建模实时提供代表所述测量惯性数据(R)的理论惯性数据(T1)，该理论惯性数据被视为由运动模拟器(3)上的惯性单元(7)所测量；·模拟建模(M2)，其包括在现实导航环境中的惯性单元的建模，所述模拟建模被实时提供有控制命令(D2)，并且该模拟建模在所述的现实导航环境中实时提供代表来自惯性单元的输出数据的模拟惯性数据(T2)，所述的模拟建模考虑到了使用惯性单元计算运动机构的航线的所述控制命令(D2)；·计算作为所述测量惯性数据(R)、所述模拟惯性数据(T2)和所述理论惯性数据(T1)的函数的所述控制命令(D2)；以及·通过比较使用惯性单元而获得的运动机构的航线和预定的参考航线而检验所述惯性单元(7)。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量惯性数据(R) 包括来自所述惯性单元的加速度计的加速度计信息，所述理论惯性数 据(Tl)包括理论加速度计信息。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的测量惯性数据 (R)还包括来自所述惯性单元的陀螺仪的陀螺仪信息，所述的理论惯性数据(Tl)还包括理论陀螺仪信息，所述的模拟惯性数据(T2)包 括模拟陀螺仪信息和模拟加速度计信息。
4、 如权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述控 制命令(D2)作为限定为测量惯性数据(R)加上模拟惯性数据(T2)减去理论惯性数据(Tl)的总和的惯性数据(I)的函数而进行计算。
5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，当惯性数据(I)和模拟惯性数据(T2)之间的差值被预定的界限值所限定时，惯性单元(7)才能够被认为是有效的。
6、 如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，其还包 括相位提前建模(M3)，所述相位提前建模被实时提供有来自模拟建 模(M2)的输入运动学命令(Cl)，并且该相位提前建模向运动模拟 器(3)提供输出运动学命令(C2)，从而补偿所述运动模拟器所固有 的执行延迟。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述输入运动学命令 (Cl)具有与所述运动学数据(Dl)同步的轮廓，并且所述运动学数据(Dl)与所述输入运动学命令(Cl)的幅度保持不变。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，其还包括掩蔽建模 (M4)，该掩蔽建模在所述的模拟建模(M2)的下游，并在所述的相位提前建模(M3)的上游，从而该掩蔽建模被实时提供有输入运动学 命令(Cl)，该掩蔽建模(M4)向所述的相位提前建模(M3)提供掩 蔽的运动学命令(C3)，从而掩蔽至少一部分所述运动的相位。
9、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，至少一部分掩蔽的运 动学命令(C3)取决于所述掩蔽建模(M4)内部的规则，该规则独立 于所述的输入运动学命令(Cl)。
10、 一种检验运动机构的惯性单元(7)的功能的系统，所述单元 被安装到运动模拟器(3)上，并且所述单元实时提供代表由所述运动 模拟器所施加的运动的测量惯性数据(R)，其特征在于，其包括-理论模型(Ml)，其包括装载在运动模拟器(3)上的所述惯性单 元(7)的建模，所述的理论模型被实时提供有实际上由运动模拟器所 执行的运动学数据(Dl)，并且该理论模型实时提供代表所述测量惯性数据(R)的理论惯性数据(Tl)，该理论惯性数据被视为由运动模拟 器上的惯性单元所测量；-模拟模型(M2)，其包括在现实导航环境中的惯性单元的建模， 所述模拟模型被实时提供有控制命令(D2)，并且该模拟模型在所述的 现实导航环境中实时提供代表来自惯性单元的输出数据的模拟惯性数 据(T2)，所述的模拟模型(M2)考虑到了使用惯性单元计算运动机 构的航线的所述控制命令(D2);-计算装置(11)，其用于计算作为所述测量惯性数据(R)、所述 模拟惯性数据(T2)和所述理论惯性数据(Tl)的函数的所述控制命 令(D2);以及-检验装置(13)，其通过比较使用惯性单元而获得的运动机构的航 线和预定的参考航线而检验所述惯性单元。
11、 如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述计算装置(11) 适合将所述控制命令(D2)确定为由测量惯性数据(R)加上模拟惯 性数据(T2)减去理论惯性数据(Tl)的总和所限定的惯性数据(I) 的函数。
12、 如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述的检验装置(13) 适合在惯性数据(I)和模拟惯性数据(T2)之间的差值被预定的界限 值所限定时认为惯性单元是有效的。
13、 如权利要求10至12的任一项所述的系统，其特征在于，其 还包括相位提前模型(M3)，所述相位提前模型被实时提供有来自模 拟模型(M2)的输入运动学命令(Cl)，并且该相位提前模型向运动 模拟器提供输出运动学命令(C2)，从而补偿所述运动模拟器所固有的 执行延迟。
14、 如权利要求12所述的系统，其特征在于，其还包括掩蔽模型 (M4)，该掩蔽模型位于所述的模拟模型(M2)和所述相位提前模型 (M3)之间，从而该掩蔽模型被实时提供有输入运动学命令(Cl)，该掩蔽模型(M4)向所述的相位提前模型(M3)提供掩蔽的运动学命 令(C3)，从而掩蔽至少一部分所述运动的相位。
15、 一种计算机程序，其特征在于，其包括代码指令，当该程序 在计算机上被执行的时候，该代码指令用于执行根据权利要求1至9 的至少一项的控制方法的步骤。
全文摘要
用于控制在运动模拟器(3)上的运动飞行器的惯性平台(7)的方法、计算机程序和系统，包括-在运动模拟器(3)上的惯性平台(7)的理论建模(M1)，其提供代表假定由惯性平台(7)测量的测量惯性数据(R)的理论惯性数据(T1)，-包括在现实环境中的惯性平台的建模的模拟建模(M2)，该模拟建模被提供有导航指令(D2)且提供代表在所述现实环境中来自惯性平台的输出数据的模拟惯性数据(T2)，-将所述导航指令(D2)作为测量惯性数据(R)、模拟惯性数据(T2)和理论惯性数据(T1)的函数来计算，和-通过比较运动航空器的轨迹和参考轨迹而对惯性平台(7)进行检验。
文档编号G01C21/16GK101529206SQ200780037297
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月4日 优先权日2006年10月5日
发明者L·布尔齐耶 申请人:Mbda法国公司