某型机载设备磁差超差问题分析

某型机载设备磁差超差问题分析

田静分贡志波梁文

海山机械厂河北省050208

摘要：某型机载设备在外场使用过程中，经常报磁航向与真航向偏差（磁差）超差（60度至80度）故障，导致部队训练使用受到影响。本文主要将该问题涉及的几个基本概念、故障原因、纠正措施及后续使用注意事项等进行阐述，普及该设备使用维护相关知识，降低某型机载设备使用故障率。

一、几个基本概念

磁子午线是指地球表面上某点地磁水平分力线所切的地球大圆。磁针在仅受地磁影响的情况下其指向即磁子午线方向，也就是说在地球磁场作用下，磁针在某点自由静止时其轴线所指的方向。

磁航向是指飞机纵轴在地平面上的投影，与磁子午线的夹角（磁北为正，顺时针旋转）。

真北线是指通过地面某点和地球自转轴南北极的大圆为真子午线。真子午线所指的北方即为真北。

真航向是指载体航行时，真北线与载体航向线之间的夹角。

磁航向（MC）=真航向（TC）-磁差（Var）

二、故障原因分析

（一）模拟故障复现情况

1.设备不连接卫星信号，通过数据总线进行连接，磁航向测试值为-62°19′31″，真航向测试值为-2°22′3″，磁差显示为59°56′48″。从测试数据计算，符合外场现象，磁航向与真航向偏差60度，外场故障复现。

2.设备连接卫星信号，通过数据总线进行连接，磁航向测试值为2°25′1″，真航向测试值为-1°36′34″，磁差为-4°1′55″。从测试数据计算，符合公式要求。

（二）故障机理

该型机载设备采用的磁差计算公式按照WMM2005模型推导计算时，可分为八个步骤：

（1）常数设置

（2）输入数据

（3）将椭球坐标系转换为地心坐标系

（4）计算高斯系数

（5）计算勒让德函数

（6）计算地心坐标系磁场向量

（7）将地心坐标系转换为地理坐标系

（8）计算磁差

日历时间年份影响高斯系数及以后步骤的计算，根据仿真结果，设备在外场首次通电时，若收不到卫星信号，当内部日历时间为0年0月0日时，导致磁差计算错误，输出的磁航向与真航向偏差约为60多度；当日历年份为一个大数如20000时，输出的磁航向与真航向偏差即磁差约为70多度。

由此可见，外场经常报出的磁航向与真航向偏差超差，是由于设备首次通电，收不到卫星信号，日历年份存储错误（当时存储的应该是0或一个大数），导致磁差计算错误。

三、纠正措施

1.机载设备在进行定期标校时存储当前日历时间。

2.机载设备在内场进行总线功能接口验收时，通过操作“EOF有效”（飞行结束）按钮，存储当前卫星信号的日历时间。

3.设备软件程序进行更改升级，在收不到卫星信号的情况下，软件初始化时存储日历时间，避免目前的超差问题出现。

四、使用注意事项

在软件未进行更改升级前，在外场可以通过以下操作使问题得到解决：

将飞机推出机库，在无遮挡可以正常接收卫星信号的空旷地带启动设备，等待设备正常导航工作后，将飞机上的轮载开关先打到空中，再打到地面，此时任务机会发出“EOF”（飞行结束）指令给机载设备，机载设备收到指令后就会存储当前的日历信息，下次再开机就会算出正确的磁差。

参考文献

［1］杨晓东.地磁导航原理［M］.国防工业出版社，2009.

［2］富立，刘文丽.无人机捷联航姿系统磁航向误差分析.中国惯性技术学报，2007，15（6）.

［3］刘建业.南京航空航天大学.组合导航系统及捷联航姿系统研究.南京航空航天大学，1995