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【摘要】本文通過對國內(nèi)自主研發(fā)的定位定向測姿導(dǎo)航產(chǎn)品的介紹，和實(shí)地與APPLANIX公司的POS系統(tǒng)進(jìn)行航空測繪試驗(yàn)對比，進(jìn)一步說明定位定向測姿導(dǎo)航產(chǎn)品在航空測繪領(lǐng)域的應(yīng)用意義。
1 引言
航空測繪是在航攝飛機(jī)上安裝航空攝影機(jī)，從空中對測區(qū)地面作有計(jì)劃的攝影，以取得適合航測制圖要求的航攝資料，并根據(jù)航攝資料進(jìn)行相應(yīng)的地形測量和其它技術(shù)分析。航空測繪主要由航空飛行器、航空攝影機(jī)、穩(wěn)定平臺、控制計(jì)算機(jī)等組成。要獲得高質(zhì)量的航攝資料，需要構(gòu)成機(jī)載穩(wěn)定平臺，主要用于攝像機(jī)的穩(wěn)定和偏航角的修正，穩(wěn)定平臺可以使攝影機(jī)保持水平穩(wěn)定并修正偏航角，控制計(jì)算機(jī)能根據(jù)飛機(jī)的位置、地速、高度、航向、姿態(tài)角以及設(shè)定的航攝比例尺等數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算并控制相機(jī)的光間隔和穩(wěn)定平臺的偏航角修正。
北京星網(wǎng)宇達(dá)科技開發(fā)有限公司自主研發(fā)的XW-ADU系列產(chǎn)品，能夠成功的控制穩(wěn)定平臺，實(shí)時(shí)輸出位置、速度、航向、姿態(tài)信息，還能同時(shí)輸出偏流角信息，解決了航空測繪領(lǐng)域的技術(shù)難題。
2 產(chǎn)品介紹
北京星網(wǎng)宇達(dá)科技開發(fā)有限公司，以多年來積累的衛(wèi)星定位和慣性測量技術(shù)為基礎(chǔ)，采用*的GPS載波相位姿態(tài)測量理論和模型成果，運(yùn)用的算法，攻克了整周模糊度快速解算、周跳檢測及修復(fù)、GPS/INS組合等技術(shù)難點(diǎn)，研制開發(fā)了XW-ADU系列姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)。
姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)成：
● GPS導(dǎo)航系統(tǒng)；
● 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)；
● 數(shù)據(jù)解算、融合系統(tǒng)；
● 數(shù)據(jù)接收顯示系統(tǒng)。
圖1姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖
XW-ADU7600姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有不依賴外界信息、隱蔽性好、抗干擾性強(qiáng)、全天候工作等優(yōu)點(diǎn)，是一種能夠提供多種導(dǎo)航參數(shù)，*自主的導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠計(jì)算出運(yùn)動(dòng)載體的方位角，并加以慣性測量技術(shù)輔助測姿導(dǎo)航，當(dāng)GPS信號受到干擾后，通過高精度光纖慣性測量單元的保持，在一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)仍可輸出高精度的 數(shù)據(jù)。它解決了慣導(dǎo)產(chǎn)品精度隨時(shí)間變化累積較大誤差和衛(wèi)星定位系統(tǒng)由于運(yùn)動(dòng)載體的變化不易捕獲和跟蹤衛(wèi)星的載波信號，甚至對已跟蹤的信號失鎖兩大技術(shù)難題。同時(shí)克服了單一器件的不足，充分發(fā)揮了GPS精度高、無累積誤差、無漂移、慣性產(chǎn)品動(dòng)態(tài)性能好、抗*力強(qiáng)、不需外部信號源就能自主工作等特點(diǎn)，并且有效克服了偏流角帶來的航向誤差，提高了系統(tǒng)整體的姿態(tài)方位測量精度、導(dǎo)航精度及實(shí)時(shí)跟蹤對準(zhǔn)性能。經(jīng)在海陸空多種環(huán)境試驗(yàn)證明，此產(chǎn)品是兼容多系統(tǒng)、相互補(bǔ)充、相互備份的全天候高可靠性姿態(tài)方位測量產(chǎn)品?？蔀闊o人機(jī)、飛艇、衛(wèi)星通信車、氣象雷達(dá)車、水文調(diào)查船、氣象觀測船、水面艦艇、科考船、指揮控制系統(tǒng)、武器瞄準(zhǔn)系統(tǒng)等提供高精度高可靠性的航向姿態(tài)測量數(shù)據(jù)。
圖2.XW-ADU7600系統(tǒng)主機(jī)
| 系統(tǒng) 精度 | 航向精度 | 0.1°（2m基線） 0.05°（4m基線）0.025° （8m基線） | |||
| 姿態(tài)精度 | 橫滾 | 0.1° （靜態(tài)） 0.3° （動(dòng)態(tài)） | |||
| 俯仰 | 0.2° （2m基線） 0.1° （4m基線）0.05° （8m基線） | ||||
| 位置精度 | 0.3m CEP DGPS； ＜2m CEP autonomous, no SA | ||||
| 速度精度 | 0.02m/s | ||||
| 數(shù)據(jù)更新速率 | 100Hz | ||||
| 主要器件性能 | 陀螺 | 量 程 | ±300°/s | ||
| 零 偏 | ＜0.03°/S | ||||
| 零偏穩(wěn)定性 | 0.0008°/S | ||||
| 零偏重復(fù)性 | 0.01°/S | ||||
| 加速度計(jì) | 量 程 | ±10g | |||
| 零 偏 | ＜1mg | ||||
| 零偏穩(wěn)定性 | 0.03mg | ||||
| 零偏重復(fù)性 | 0.03mg | ||||
| GPS | 定位精度 | 2m | |||
| 速度精度 | 0.02m/s | ||||
| 授時(shí)精度 | 50ns | ||||
| 接口 特性 | 接口方式 | RS-232 | |||
| 波特率 | 115200 | ||||
| 物理 指標(biāo) | 供電電壓 | 12VDC（或24VDC可選） | |||
| 工作溫度 | -40℃～+85℃ | ||||
| 物理尺寸 | 144*121*79mm | ||||
| 重量 | ≤1.7Kg | ||||
表1 XW-ADU7600的系統(tǒng)指標(biāo)
3 航空測繪試驗(yàn)
將XW-ADU7600姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)與世界上的加拿大APPLANIX公司的POS系統(tǒng)NAV510（內(nèi)部采用法國SAGEM公司的慣性測量單元）裝載于運(yùn)五飛機(jī)在八達(dá)嶺機(jī)場一同進(jìn)行了航空測繪對比試驗(yàn)，現(xiàn)將試驗(yàn)情況做一下說明。
圖3 姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)安裝示意圖
圖4飛機(jī)航跡示意圖
★安裝
由于運(yùn)五飛機(jī)機(jī)體安裝位置較特殊，致使前后GPS接收天線的連線方向與機(jī)體中軸線產(chǎn)生了一定角度的夾角，將前天線安裝于機(jī)頭前進(jìn)方向，后天線安裝于機(jī)尾方向后，經(jīng)我方技術(shù)人員的測量計(jì)算，該夾角約3.2度，所以在機(jī)艙內(nèi)安裝XW-ADU7600主機(jī)時(shí)，其Y軸指向方向也對應(yīng)的偏3.2度，安裝圖附下。
圖5：XW-ADU7600天線的安裝 圖6：XW-ADU7600和POS的安裝
圖7：工作人員進(jìn)行設(shè)備調(diào)試 圖8：XW-ADU7600和POS的安裝
★調(diào)試
飛機(jī)起飛前開啟XW-ADU7600系統(tǒng)，對其進(jìn)行定位定向初始化，待定向后，飛機(jī)開始起飛。在起飛到升空過程中，XW-ADU7600一直處于定位定向測姿的良好狀態(tài)，數(shù)據(jù)曲線示意圖附下。
圖9：XW-ADU7600數(shù)據(jù)曲線圖
★試驗(yàn)數(shù)據(jù)
飛行過程中，XW-ADU7600姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)行情況良好，當(dāng)飛機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)偶爾會(huì)出現(xiàn)GPS接收質(zhì)量下降的情況，此時(shí)由慣性測量單元進(jìn)行保持，系統(tǒng)可仍然輸出非常高的精度。此次航測試驗(yàn)過程中，飛行尾段POS系統(tǒng)NAV510出現(xiàn)故障，停止數(shù)據(jù)采集，然后對兩套系統(tǒng)數(shù)據(jù)的曲線進(jìn)行分析對比，示意圖如下（紅色為XW-ADU7600姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析曲線，藍(lán)色為POS系統(tǒng)NAV510數(shù)據(jù)分析曲線）:
圖10：XW-ADU7600與POS NAV510航向角比對圖
圖11：XW-ADU7600與POS NAV510橫滾角比對圖
圖12：XW-ADU7600與POS NAV510俯仰角比對圖
通過以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見：北京星網(wǎng)宇達(dá)科技開發(fā)有限公司自主研發(fā)的XW-ADU7600姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)*了國內(nèi)航空測繪領(lǐng)域的一個(gè)空白，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性有一定的保障，目前，XW-ADU系列產(chǎn)品已大量定型應(yīng)用于軍、民項(xiàng)目，如：“雪龍?zhí)?rdquo;南極科考船、某型號大型無人機(jī)、航天某研究所動(dòng)中通以及某研究所的空中雷達(dá)系統(tǒng)等，在多個(gè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用空間，*可以代替國外同類產(chǎn)品，并大大降低了質(zhì)量成本。
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展會(huì)城市：鄭州市展會(huì)時(shí)間：2025-05-09