产生两个独立不同的姿态解、惯性解或两者的系统和方法
【专利说明】产生两个独立不同的姿态解、惯性解或两者的系统和方法
相关申请的交叉引用
[0001 ]本申请要求2014年10月9 日提交的、题为 “SYSTEMS AND METHODS FOR PRODUCINGTWO INDEPENDENT DISSIMILAR ATTITUDE SOLUT1NS，TWO INDEPENDENT DISSIMILARINERTIAL SOLUT1NS FOR BOTH FROM ONE IMPROVED NAVIGAT1N DEVICE” 的美国临时专利申请号62/061,787的优先权和利益，并且其通过引用被整体结合到本文。
【背景技术】
[0002]飞行器利用导航设备，其将姿态解(solut1n)(例如，仰俯(pitch)，滚动(roll)和航向信息)连同惯性解(例如，加速度和机身角速率(angular body rates)，可以从其中确定速度)提供到飞行器的各种显示器和系统。这些导航设备中的一些是冗余的，以在设备故障的情况下提供安全的措施(measure)并且提供正确读数的确认。飞行器的派遣有时也取决于提供姿态和惯性解的冗余导航设备的可用性。常规实施方式使用多个设备来提供冗余测量。
[0003]在许多常规实施方式中，三个空气数据惯性参考单元(ADIRU)被用来提供冗余测量。然而，存在用不同类型的导航单元，例如全球定位系统(GPS)-辅助的姿态航向参考系统(AHRS)来替代ADIRU之一的期望。虽然进行此转换，但是如果ADIRU之一故障的话还存在能够派遣的期望。然而，如果剩余的ADIRU和GPS-辅助AHRS计算两个独立的不同姿态解，两个独立的不同惯性解或者两者，则不能确定剩余的ADIRU还是GPS-辅助AHRS在计算错误的姿态解。
[0004]由于上面阐明的原因，并且由于下面阐明的原因(在阅读和理解本说明书时，对于本领域技术人员而言其将变得显而易见)，在本领域中存在对用于确定系统中的错误姿态误差的改进的系统和方法的需要，其利用不同类型的导航单元的组合。
【发明内容】
[0005]本公开的实施例提供了用于从一个改进的导航设备产生两个独立的不同姿态解、两个独立的不同惯性解或两者的系统和方法。
[0006]在一个实施例中，航空电子系统包括:惯性导航设备，其被配置成产生姿态解的第一集合;姿态航向和参考单元，其被配置成产生姿态解的主要集合和姿态解的次要集合;和显示设备，其被配置成接收姿态解的第一集合、姿态解的主要集合和姿态解的次要集合，其中如果姿态解的第一集合和姿态解的主要集合之间的差异大于阈值，则显示设备被配置成通过确定姿态解的第一集合和姿态解的次要集合之间的差异是否小于阈值，或者姿态解的主要集合与姿态解的次要集合之间的差异是否小于阈值来确定姿态解的第一集合还是姿态解的主要集合是正确的。
【附图说明】
[0007]应理解的是，附图仅描述示例性实施例，并且因此不被认为是在范围方面的限制，通过使用附图，将以另外的特征和细节来描述示例性实施例，其中:
[0008]图1是包括改进的GPS-辅助AHRS的示例性航空电子系统的框图，其提供了两个独立的不同姿态解，两个独立的不同惯性解或者两者;和
[0009]图2是用于从一个改进的导航设备产生两个独立的不同姿态解、两个独立的不同惯性解或两者的示例性方法。
[0010]根据惯例，各种描述的特征并未按比例绘制，而是被绘制成强调与示例性实施例相关的特定特征。
【具体实施方式】
[0011]在下面的详细描述中，参考附图，该附图形成本文的一部分，并且在附图中以图示的方式示出了特定的说明性实施例。然而，应当理解的是，可以利用其它实施例并且可以进行逻辑的、机械的和电气的改变。此外，不应将绘制图形和说明书中提出的方法解释为限制其中可以执行各个步骤的顺序。因此，下面的详细描述不应以限制性意义进行。
[0012]本文提供的实施例可以检测导航系统中的错误的姿态误差，其利用不同类型的导航单元的组合，其中第一导航单元之一已经故障。如上面解释的，存在仅使用飞行器上的两个ADI RU和一个GP S-辅助AHRS的期望。在这种情况下，如果ADI RU之一故障，并且剩余的ADIRU和GPS-辅助AHRS不产生相同的姿态解，则我们不能确定哪个姿态解是正确的。本文描述的实施例提供了此问题的解。特别地，GPS-辅助AHRS被改进的GPS-辅助AHRS替代，其计算不同的姿态参数的另外的集合。这些另外的不同姿态参数可以确定两个解中的哪个是不正确的。
[0013]图1是示例性航空电子系统100的框图，其包括改进的GPS-辅助AHRS102，其提供了两个独立的不同姿态解、两个独立的不同惯性解或两者。系统100还包括两个ADIRU 104A，1048、显示设备106和6?3接收器107。虽然示出了三个导航单元102，1044，1048，但是更多的或更少的导航单元可以被包括在飞行器上，这取决于飞行器。此外，不同类型的导航设备可以被包括在系统中，只要至少一个改进的GPS-辅助AHRS 102被包括在系统100中即可。
[0014]如图1中所示，ADIRU 104A，104B包括惯性传感器组件108。惯性传感器组件108包括加速计110和陀螺仪112。在一些实施例中，在每个惯性传感器组件108中包括三个陀螺仪112和三个加速计110。然而，在惯性传感器组件108中可以包括更多的或更少的陀螺仪112和加速计110 C3ADIRU 104A，104B还包括被配置成从惯性传感器组件108接收惯性数据并基于接收的惯性数据提供姿态和惯性解的处理设备114。此外，ADIRU 104A，104B包括通信地耦合到处理设备114的输入/输出(I/O)单元116。1/0设备116接收由处理设备114计算的姿态和惯性解，并将姿态和惯性解输出到飞行器内的其它系统，例如显示设备106。
[0015]如图1中所示，改进的GPS-辅助AHRS 102由GPS接收器107辅助，并且包括主要惯性传感器组件118和次要惯性传感器组件120。在常规实施方式中，由于费用和其它限制，GPS-辅助AHRS仅包括一个惯性传感器组件。如本领域技术人员已知的，AHRS 102开始使用不同的形状因数，包括4M⑶形状因数，其测定为高7.64英寸，长度12.76英寸，并且宽度4.88英寸。除其它形状因数之外，本文所描述的实施例可以被包括在此4MCU AHRS 102形状因数中。
[0016]与ADIRU104A，104B中的该惯性传感器组件108类似，主要和次要惯性传感器组件118，120包括加速计122和陀螺仪124。此外，并且与上面类似，在某些实施例中，每个惯性传感器组件118，120中可以分别包括三个加速计122和三个陀螺仪124。然而，在某些实施例中，每个惯性传感器组件108，118，120中的陀螺仪112，124和加速计110，122的数目和类型可以不同。例如，在某些实施例中，惯性传感器组件108可以包括环形激光陀螺仪112，并且惯性传感器组件118，120可以包括微机电系统(MEMS)陀螺仪或光纤陀螺仪124。在其它实施例中，惯性传感器组件118中的加速计122和陀螺仪124可以与包括在惯性传感器组件120中的加速计122和陀螺仪124不同。然而，这些仅是示例，并且不意味着是限制性的。
[0017]改进的GPS-辅助AHRS102还分别地包括用于每个惯性传感器组件118，120的专用的处理设备126，128。也就是说，主要处理设备126被配置成从主要惯性传感器组件118接收惯性数据，并且基于接收的惯性数据提供姿态和惯性解;并且，次要处理设备128被配置成从次要惯性传感器组件120接收惯性数据，并基于接收的惯性数据提供姿态和/或惯性解。除了具有专用的处理设备126、128的每个惯性传感器组件118，120之外，在示例性实施例中，由相应的处理设备126，128中的每个所执行的软件是不同的。专用处理设备126，128和在每个处理设备126，128上运行的不同软件的原因是为了防止共模故障。因此，处理设备126，128和/或由处理设备126，128执行的软件中的任何普通缺陷将不会影响两个惯性传感器组件118，120。这与其中常规GPS-辅助AHRS由于花费和其它限制而仅包括一个处理设备的常规实施方式是相反的。