慣導自動檢測設(shè)備平臺模擬器的研制

西南計算機有限責任公司 重慶 400060

引言隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，國家開始關(guān)注對慣性自動檢測設(shè)備平臺模擬器的研制。慣性導航系統(tǒng)是一款不需要外界信息，能夠自己自主的自主式導航系統(tǒng)。專家利用自動檢測平臺模擬器，檢測出慣性導航系統(tǒng)中存在的問題，并對其進行改正，慣性導航系統(tǒng)的發(fā)展必須與自動檢測設(shè)備平臺模擬器共同進步。

1 慣性導航系統(tǒng)的簡介

一般的導航系統(tǒng)都需要外界的衛(wèi)星提供信息定位，比如北斗導航就需要結(jié)合北斗衛(wèi)星的信號輸出，這就與外界有了聯(lián)系。但是在某些地方不方便與外界聯(lián)系，北斗導航系統(tǒng)就不能正常的運行，這就需要人們研制出一款新的導航系統(tǒng)，慣性導航系統(tǒng)由此而生。它工作時是不需要外界提供任何信息作為支持，它也不會向外界釋放出任何能量，完全是一款自給自足的自主式導航系統(tǒng)。它被廣泛運用于民航客機，軍隊特種車輛，以及遠洋海輪上。它的特殊性在于它的工作原理，以牛頓力學定律為基礎(chǔ)，運用計算機以檢測物體為參考系，在這個參考系中測算出該物體的加速度，并且運用相關(guān)程序?qū)r間進行積分，最終把被檢測物體的變換位置顯示在導航坐標系上。運用這套系統(tǒng)，最終得到物體的速度和相關(guān)位置信息。正因為運用了牛頓定律這一自然定律，才能誕生出這套不依賴外界信息的自主式導航系統(tǒng)，所以他廣泛運用于各行各業(yè)。

我國近幾年的科技發(fā)展迅速，帶動了慣性導航系統(tǒng)的發(fā)展，并且得到了廣泛的運用。比如說在人人皆知的長征系列運載火箭上就運用到了動力調(diào)諧陀螺四軸平臺系統(tǒng)。并且衍生出了許多子系列的導航系統(tǒng)，比如運用光纖陀螺的慣性導航系統(tǒng)，還有運用激光陀螺的慣性導航系統(tǒng)，也有和GPS相結(jié)合形成的慣性導航系統(tǒng)被廣泛運用于軍隊導彈設(shè)備，海軍艦隊，是中國軍隊轉(zhuǎn)型為現(xiàn)代化科技隊伍，為我國在國際上的影響力奠定基礎(chǔ)。

2 慣性導航系統(tǒng)檢測設(shè)備平臺模擬器

2.1 自動檢測平臺的組成 為了提高慣性導航系統(tǒng)的導航準確率以及故障隔離定位率，我們要對慣性導航系統(tǒng)進行自我檢測的研究，專家設(shè)計出了自動檢測的慣性導航系統(tǒng)模擬器。在慣性導航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字程控技術(shù)，將慣性導航系統(tǒng)的模擬平臺和實際現(xiàn)實中的操作平臺實現(xiàn)實時對換操作。該模擬器以程控數(shù)字電位計為核心，對慣性導航系統(tǒng)自動檢測模擬器單獨控制，不影響實際平臺上的操作運行。該自動檢測設(shè)備平臺的主要組成由平臺、計算機、相關(guān)接口和電子線路組成。最主要的是平臺腔和電子腔。有這兩個腔體的配合，實現(xiàn)平臺穩(wěn)定，溫度控制，和自我檢測等功能。

2.2 慣性導航系統(tǒng)運行原理 慣導導航系統(tǒng)單獨使用時會有累計誤差，實際應(yīng)用中多與以GPS和北斗為代表的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)等輔助系統(tǒng)構(gòu)成組合系統(tǒng)，得到載體的全局位置。當衛(wèi)星信號丟失時，通過慣導積分可以獲取較為準確的實時位姿推算。對于不要求實時性的測繪應(yīng)用，通過平滑算法能獲取更高的定位精度。

慣性導航系統(tǒng)是由十三個可更換單元組成的。分別有慣性平臺、量化器和陀螺施矩電路板、放大器與信號器激勵電源板、衛(wèi)星導航接收機板、溫控電路與馬達電源板、接口計算機板、專用接口板、主計算板、接口電路板、總線接口板、計算機電源板、平臺電源板、主整流電源板。在設(shè)計該慣性導航系統(tǒng)時，需要在自動檢測模擬器平臺進行故障診斷分析，第一步運用慣性導航系統(tǒng)BIT自動檢測，然后從故障報告中查找問題。這個診斷過程必須是閉環(huán)狀態(tài)。如果要檢測慣性導航的各單元間溫度過高，或者這些原件在運行時溫度過低，或者是陀螺運轉(zhuǎn)馬達的電源出現(xiàn)故障，加速度數(shù)據(jù)輸出故障，這些問題需要運用自動檢測設(shè)備平臺模擬器，運用這一模擬器來檢測問題根源。比如說二十八伏主整流電源超差，那么問題就出在平臺電源板或者是計算機電源板，也有可能是主整流電源板出現(xiàn)故障。

2.3 慣性導航系統(tǒng)的作用 慣性導航平臺模擬器的主要功能，有加速度計輸出，溫控回路板輸入，各同位器及方位分解器的輸出，模擬外環(huán)自動增益信號送至相應(yīng)放大器路口，模擬各穩(wěn)定回路放大器輸出負載，模擬慣性導航系統(tǒng)內(nèi)各種加熱片。為了在慣性導航系統(tǒng)運行時減少信號干擾，可以將信號模擬和負載模擬分開運行的方法。首先有信號發(fā)生器，溫控回路模擬器電路，各旋變輸出模擬電路，陀螺信號輸出模擬電路，加速度計輸出模擬電路，外環(huán)自動增益模擬電路。再通過模擬負載箱，也就是模擬負載電路，把信號輸出給計算機進行計算得到最終結(jié)果。通過這些電路，完成了對信號的轉(zhuǎn)化，最終達到控制功能。

3 平臺模擬器的控制

慣性導航系統(tǒng)自動檢測設(shè)備的運行檢測，需要在模擬器平臺進行控制模擬?？刂葡到y(tǒng)的硬件設(shè)施，有控制計算機，VXI控制機箱，慣性導航信號發(fā)生器，慣性導航負載箱，有這些設(shè)備，發(fā)送信號到慣性導航平臺模擬器中。通過這一套設(shè)備，再由計算機程序進行計算，可以做到資源管理的合理分配和遠程控制，使得整套慣性導航系統(tǒng)正常運行。控制系統(tǒng)的軟件主要是由windows98操作系統(tǒng)運行的，利用程序語言和專業(yè)的開發(fā)工具制作而成，并且對整套慣性導航系統(tǒng)測試維護。相關(guān)硬件設(shè)施VXI接口板是由美國NI公司提供的。VISA內(nèi)部又分為資源管理層和I/O資源層，儀器資源層，接口函數(shù)層和用戶應(yīng)用層。使得整套慣性導航模擬器系統(tǒng)能夠隨時隨地進行再次開發(fā)設(shè)計，更加有利于在任何平臺上運行，方便相關(guān)人員對其進行維護，并且這套系統(tǒng)具有較強的可擴展性，運用這種組合模塊的方式在自我檢測的技術(shù)上更加成熟，使得慣性導航系統(tǒng)在未來的發(fā)展愈加成熟。

4 小結(jié)

慣性導航系統(tǒng)的發(fā)展要想更進一步，必須配合自動檢測設(shè)備平臺模擬器。在模擬器中運行提前檢測到系統(tǒng)的問題，做出相關(guān)調(diào)整，讓整套系統(tǒng)安全的運用到各行各業(yè)，讓國家各個領(lǐng)域都處于世界領(lǐng)先地位。