专利名称：采用分体式结构的飞机磁罗盘校准设备的制作方法
技术领域：
本实用薪型属于测量仪表技术领域，特别是对磁罗盘的校正设 备，主要应用于航空、航天、测量、地质、采矿领域。
技术背景
飞机磁罗盘的标定一直是飞机飞行仪表标定中最麻烦也是必不
可少的一项工作，有时即使校验一架类似小鹰500的小型通用飞机， 5个熟练壮劳力一天的时间也只能完成1—3架的罗差校正。因为磁罗 盘必须要安装在飞机上后才能校准罗差，所以要在地面上推动飞机转 动360°以验证机载罗盘的准确度，俗称"推飞机"，而罗盘校准设 备就提供磁方位基准。原有的机械式校准仪的使用方法(如图1)， 是将其固定在航向方向基准线上(图1中2为飞机航向基准线)，转 动飞机时，校准仪给出的方向和机载罗盘给出的方向差，就是飞机机 载磁罗盘的磁航向误差。由于方位仪需安装在飞机磁干扰最小的地 方，一般是在机尾(小型飞机，图1中1为检查仪)或机背上(大型 飞机)，在转动飞机时(俗称推飞机)需要观察检查仪的人(图1中 a所表示的人员)、观察机舱罗盘的人(图1中d所表示的人员)和 地面推动飞机的人(图1中b、 c所表示的人员)紧密配合，先由a 指挥将飞机推到某航向，再由d观察罗盘航向，确定罗盘的航向误差， b、 c负责转动飞机。这样校罗盘误差有以下问题
1、在使用过程中，机械式罗差方位仪需要有一个人专门在罗 盘校准仪旁读数，在大型飞机的测量中，测试人员需要站在距离 地面几米高并随时转动的飞机机身上，完成360°航向标定，有一定的危险性。
2、在机身转动的过程中，机械指会晃动，无法连续读出当前 的磁基准方位，也无法通过声音实时的传递磁基准方位。 发明内容
考虑到现行的飞机磁罗盘校准装置为机械式校准仪，采用最 原始的指南针原理，必须有专人读表，若能采用数字传感器并采 用分体式设计，就可以解决上述问题。
因此本发明的第一目的，以数字化的传感器单独安装在机身 上，不需要专门人员读罗盘校准仪的方位，减少校罗盘的危险。
本发明的第二目的，用三轴磁通门传感器和二轴加速度计可 以连续、实时算出当前的磁基准方位。 本发明的第三目的，通过分体设计、无线数传或RS422总线数传 可使机舱内的校表员实时核对校准仪和机上磁罗盘的差值，即罗盘误 差。
技术方案采用分体式结构的飞机磁罗盘校准设备，是由主要完 成地磁、重力加速度信号的采集传感器和主要完成磁方位的斛箅、显 示和存储的手操器两个部件构成;传感器部件与手操器部件之间通过 无线数传或RS422总线进行数据交换。
传感器部件内部包含 一个三轴磁通门传感器、 一个二轴加速度 传感器、信号调理电路、多路采样电路、微处理器、无线数传模块、 RS422总线转换电路、电池及电源管理电路； 一个三轴磁通门传感器 和一个二轴加速度传感器同时依次接入信号调理电路、多路采样电 路、微处理器；微处理器同时通过无线数传模块或RS422总线与手操 器部件进行数据交换。
手操器部件内部包含0LED宽温显示器、键盘、微处理器板， 大容量存储器、无线数传模块、RS422总线转换电路、电池及电源管理电路，并且为扩充其它总线预留接口；其中的无线数传模块和 RS422总线转换电路接受来自传感器部件的数字信号后通过手操蕃 的微处理器实时计算出方位角送液晶显示器显示。手操器部件预留有 RS232、 RS485等接口，为校准数字罗盘做出设计余量。 本实用新型有益效果
本实用新型不需要专门人员读罗盘校准仪的方位，减少校罗盘的
危险；可以连续、实时算出当前的磁基准方位，并且可使机舱内的校 表员实时核对校准仪和机上磁罗盘的差值，即罗盘误差。
图l是一示意图，说明目前的飞机罗盘校准方法； 图2是一示意图，说明本发明的飞机罗盘校准方法； 图3是一电路方块图，说明本发明的原理结构；具体实施方式
如图3所示，本实用新型分为手操器和传感器两个部件，传 感器部件主要完成地磁、重力加速度信号的采集，手操器部件主 要完成磁方位的解算、显示和存储，两个部件间通过无线数传或 RS422总线进行数据交换。 传感器部件内部包含 一个三轴磁通门传感器、 一个二轴加速度 传感器、信号调理电路、多路采样电路、微处理器、无线数传模块、 RS422总线转换电路、电池及电源管理电路。磁传感器在水平(航向)、 左右倾斜(横滚)、前后倾斜(俯仰)三个轴向上敏感地球磁场，通 过信号调理、采样电路转换为数字信号后由无线数传模块发送给手操 器。因为传感器安装不可能完全水平，加二轴速度计也将敏感到的传 感器与地球水平面的夹角，也通过信号调理、采样电路转换为数字信 号后由无线数传模块发送给手操器。
手操器部件内部包含0LED宽温显示器、键盘、微处理器板、大容量存储器、无线数传模块、RS422总线转换电路、电池及电源管 理电路，并且为扩充其它总线预留接口。手操器为磁传感器敏感到的 地磁信号和加速度计敏感到的水平夹角信号建立一个三角函数，通过 解算三角函数就可以解算出当前的磁方位(一般称为捷联算法)。由 于推飞机是一个运动过程，磁信号和水平信号也在动态改变，通过建 立的数学模型，手操器的CUP实时计算出方位角送液晶显示器显示。 用户根据手操器显示值对比机上罗盘的显示值确定飞机罗盘的罗盘 误差。
本发明的罗盘校正方法如图2所示，将本发明的传感器部件按传 感器轴线固定在航向方向基准线上(图2中1为检查仪，图1中2为 飞机航向基准线)，打开传感器电源，转动飞机时观察机舱罗盘的人 (图2中d所表示的人员)带手操器坐在机舱内，按手操器上显示的 磁航向值直接指挥地面推动飞机的人(图2中b、 c所表示的人员)， 并核对手操器显示和机载磁罗盘显示的差值，确定罗盘的航向误差， b、 c负责转动飞机。
如果需校正的是数字罗盘，则可以将数字罗盘的数字接口与手操 器接口连接(需数字罗盘数字接口关系)，d不用做任何工作，只需b、 c按一定速度推飞机旋转一周，校准仪就可以把正确的磁方位输人机 载磁罗盘，完成飞机的罗盘校正。在校正磁罗盘过程中不再需要观察 检查仪的人(图1中a所表示的人员)
本实用新型原理三轴磁通门传感器敏感三个方向的地磁场，二 轴加速度传感器敏感地球重力加速度方向，由于水平面与重力方向:审; 直，所以可以得到当前传感器与水平方向的三个方向的夹角分量。加 速度传感器和磁传感器的信号非常微弱，需通过调理电路放大后进行 A/D采样，转换成数字信号，然后通过RS422总线或无线数传模块向
外发送。由于传感器不用完全水平放置，所以磁传感器感应的磁信号与水
平面存在夹角。手操器通过无线数传模块或RS422总线接收到传感器 发来的数据,利用加速度计测量出的夹角分量可对三轴的磁信号进行 修正，计算出正确的水平磁场强度，进一步计算出磁方位。最后在 0LED宽温显示器上显示出来，同时可计录在大容量存储器中。手操 器上还预留有RS232、 RS485等接口，为校准数字罗盘做出设计余量。
权利要求1、采用分体式结构的飞机磁罗盘校准设备，其特征是由主要完成地磁、重力加速度信号的采集传感器和主要完成磁方位的解算、显示和存储的手操器两个部件构成；传感器部件与手操器部件之间通过无线数传或RS422总线进行数据交换。
2、 根据权利要求1所述的采用分体式结构的飞机磁罗盘校准i爻 备，其特征是传感器部件内部包含 一个三轴磁通门传感器、 一个二 轴加速度传感器、信号调理电路、多路采样电路、微处理器、无线数 传模块、RS422总线转换电路、电池及电源管理电路； 一个三轴磁通 门传感器和一个二轴加速度传感器同时依次接入信号调理i乜路、多路 采样电路、微处理器；微处理器同时通过无线数传模块或RS422总线 与手操器部件进行数据交换。
3、 根据权利要求1所述的采用分体式结构的飞机磁罗盘校准设 备，其特征是手操器部件内部包含0LED宽温显示器、键盘、微处 理器板、大容量存储器、无线数传模块、RS422总线转换电路、电池 及电源管理电路，并且为扩充其它总线预留接口；其中的无线数传模 块和RS422总线转换电路接受来自传感器部件的数字信号后通过手 操器的微处理器实时计算出方位角送液晶显示器显示。
4、 根据权利要求3所述的采用分体式结构的飞机磁罗盘校准设 备，其特征是手操器部件预留有RS232、 RS485等接口，为校准数字罗盘做出设计余量。
专利摘要本实用新型属于测量仪表中采用分体式结构的飞机磁罗盘校准设备，是由主要完成地磁、重力加速度信号的采集传感器和主要完成磁方位的解算、显示和存储的手操器两个部件构成；传感器部件与手操器部件之间通过无线数传或RS422总线进行数据交换。本实用新型不需要专门人员读罗盘校准仪的方位，减少校罗盘的危险；可以连续、实时算出当前的磁基准方位，并且可使机舱内的校表员实时核对校准仪和机上磁罗盘的差值，即罗盘误差。
文档编号G01C17/00GK201242442SQ200820029830
公开日2009年5月20日 申请日期2008年7月29日 优先权日2008年7月29日
发明者刘明伟, 谢春华 申请人:宝鸡市博远信航电子科技有限责任公司