一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法与流程

1.本发明涉及航空相对距离测试技术领域，特别是一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法。


背景技术：

2.空中受油过程中，两机距离近，相对位置变化缓慢，为在地面评估空中受油过程中的两机相对运动轨迹，需获得高精度的两机相对位置。传统方法需对两机加装军用机载差分gps测试系统，以消除星历、电离层和多路径等误差，由基准站发送改正数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，进而获得精确的定位结果。
3.对于未加装机载差分gps测试系统的加油机和受油机，目前没有精确可靠的方法和系统测算两机相对位置；加装军用机载差分gps测试系统单机采购成本和改装成本高、难以普及；机载差分gps测试系统往往需对飞机结构进行改装，恢复难度大。直接使用机载惯性/卫星组合导航系统输出的定位结果计算两机相对位置，存在测量误差大，不满足评估空中受油过程中的两机相对运动精确轨迹的需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，在不使用机载差分gps测试系统的前提下，仅依托空中受油过程中受油机和加油机飞参系统记录的机载惯性/卫星组合导航系统的飞行数据，在地面完成空中受油过程中受油机和加油机相对位置精确测算和校准。
5.一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，含有受油机飞参系统、加油机飞参系统、地面数据分析系统，所述的地面数据分析系统含有数据导入模块、数据分析模块、结果显示模块，其特征在于包含以下内容：1)通过受油机飞参系统、加油机飞参系统将受油机和加油机在空中受油过程中的飞行数据导入给地面数据分析系统；2)由地面数据分析系统的数据处理模块对受油机和加油机在空中受油过程中的飞行数据进行相对位置测算，得到受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的数值序列；3)由地面数据分析系统的数据处理模块对受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的数值序列进行拟合值序列解算，得到受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的拟合值序列；4)由地面数据分析系统的数据处理模块对受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的拟合值序列进行修正，得到受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的真值序列；5)该真值序列在地面数据分析系统的结果显示模块中进行相对位置显示。
6.本技术的优点在于：1)不依赖于机载差分gps测试系统即可完成空中受油过程中两机相对位置的精确测算，成本低；2)不涉及飞机改装、恢复等问题，易于推广和应用。
7.以下结合实施例附图对本技术作进一步详细描述。
附图说明
8.图1是空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法流程图；
9.图2是两机相对位置测算示意图；
10.图3是前向距离修正示意图；
11.图4是纵向距离修正示意图；
12.图5是时间修正前两机相对位置示意图；
13.图6是时间修正后两机相对位置示意图；
14.图7是空中受油过程中两机相对位置显示示意图。
15.图中编号说明：1加油机、2前向距离、3受油机、4受油机惯导天线安装位置、5相对距离矢量、6侧向距离、7加油机惯导天线安装位置、8加油机卫星高度、9受油机卫星高度、10纵向距离的修正量、11加油机伞套位置、12受油机受油头位置、13加油机惯导天线安装处至伞套的距离、14受油机惯导天线安装处至受油头的距离、15受油机和加油机的相对位置变化轨迹、16加油机翼展包线。
具体实施方式
16.参见附图1，本技术发明的一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，含有受油机飞参系统、加油机飞参系统、地面数据分析系统；所述的地面数据分析系统含有数据导入模块、数据分析模块、结果显示模块；所述的数据分析模块中进行相对位置测算、拟合值序列解算、前向距离修正、纵向距离修正和时间修正。通过受油机飞参系统、加油机飞参系统将受油机和加油机在空中受油过程中的飞行数据导入给地面数据分析系统；由地面数据分析系统的数据处理模块对受油机和加油机在空中受油过程中的飞行数据进行相对位置测算，得到受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的数值序列；由地面数据分析系统的数据处理模块对受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的数值序列进行拟合值序列解算，得到受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的拟合值序列；由地面数据分析系统的数据处理模块对受油机和加油机之间的前向距离的拟合值序列进行前向距离修正，对受油机和加油机之间的纵向距离的拟合值序列进行纵向距离修正，同时还要对受油机和加油机飞参记录时间进行时间修正，按修正后的时间重新对受油机和加油机在空中受油过程中的飞行数据进行相对位置测算、拟合值序列解算、前向距离修正和纵向距离修正，得到前向距离、侧向距离和纵向距离的真值序列；该真值序列在地面数据分析系统的结果显示模块中进行相对位置显示。
17.参见附图2，本技术发明的一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，在进行相对位置测算时，用加油机1和受油机3真航向之差，进行坐标系变换，得到旋转矩阵，将同一北京时间下的受油机3相对加油机1的相对位置矢量5通过旋转矩阵从大地坐标系投影至加油机机体坐标系，得到受油机3和加油机1之间的前向距离2、侧向距离6的数值序列。
18.参见附图4，本技术发明的一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，在进行相对位置测算时，将加油机卫星高度8和受油机卫星高度9做差，得到纵向距离的数值序列。
19.本技术发明的一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，在进行拟合值序列解算时，将受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的数值序列进行多
项式拟合，剔除数值序列中呈正态分布特征的随机误差数值，得到受油机和加油机之间的前向距离、侧向距离和纵向距离的拟合值序列。
20.参见附图3，本技术发明的一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，在进行前向距离修正时，用加油机惯导天线安装处7至伞套11的距离13与受油机惯导天线安装处4至受油头12的距离14的和值作为前向距离的修正量，将前向距离的拟合值序列逐一减去前向距离的修正量，得到前向距离修正后的序列。
21.参见附图4，本技术发明的一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，在进行纵向距离修正时，用加油机卫星高度8和受油机卫星高度9在任一对接状态下的差值作为纵向距离的修正量10，将纵向距离的拟合值序列逐一减去纵向距离的修正量10，得到纵向距离修正后的序列。
22.参见附图5和附图6，本技术发明的一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，在进行时间修正时，用加油机1和受油机3在任一对接状态下的前向距离修正后的值除以当时的地速，得到的时间差作为时间修正值，将加油机北京时间序列逐一减去时间修正值，得到时间修正后的飞行数据。
23.参见附图7，本技术发明的一种空中受油过程中两机相对位置测算和校准方法，进行相对位置显示时，使用前向距离、侧向距离和纵向距离的真值序列，将受油机3和加油机1的相对位置变化轨迹15以动画形式呈现；显示内容还包括加油机和受油机的经度、纬度、真航向、飞机长度、飞机翼展，以及加油机翼展包线16、北京时间，前向距离和侧向距离等信息。