摘要：本文主要介绍了组合导航系统的基本功能与工作原理，详细介绍分析了组合导航系统在装机过程与通电使用中出现的多种故障。从工作原理入手详细说明了组合导航系统常见故障及故障分析与排除，为外厂维护及故障的判断提供了理论依据。
关键词：组合导航系统、对准、标定
1 概述
组合导航系统具有全天候自主导航能力，作为载机的主要信息源，能为飞控系统、任务管理系统及其它航电设备提供各种导航信息，包括经度、纬度、东向速度、北向速度、地速、俯仰角、横滚角、真航向、磁航向、磁差；机体三轴角速度、机体三轴加速度；风速、风向、偏流角、航迹角、偏航角、偏航距、预定航迹角；到下一航路点的待飞距离和待飞时间等。组合导航系统发生故障，将会影响机组人员对飞机的操纵，轻则影响飞行任务实施，严重时将会危及飞机飞行安全。
工作框图如图1所示。
2 组合导航系统工作原理
当载机移动时，装于X、Y、Z三轴上的加速度计Ax、Ay、Az可敏感飞机三个轴向上的加速度ax、ay、az。X、Y、Z三轴上激光陀螺敏感机体的角运动，计算机根据陀螺输出来更新姿态矩阵进而计算出姿态角、方位角，并对ax、ay、az通过数学平台(姿态矩阵)将其转换到东、北、天三个方向进行积分，即可得飞机在东、北、天三个方向的速度Vn，Ve, Vu。对速度积分，即可得到飞行距离。通过正余弦运算，将距离分解到东、北两个方向，即得到飞机即时经、纬度的信息。根据水平地速方向和真航向，即可推算出偏流角；根据即时位置到航线的垂直距离可算出偏航距；根据预定航迹与航迹角可得知飞机偏航角；根据水平地速，待飞时、待飞距、偏航角，即可给出驾驶仪操纵信号，自动控制载机按飞行计划航线飞行。
惯性仪表组件敏感并输出载机相对惯性坐标系三个轴向的角速率和加速度，通过陀螺力反馈电路和加速度计采样电阻得到代表角速率和加速度大小的电压信号。这些电压信号经过陀螺和加速度计量化器电路后，被转换为可以使计算机接收的数字脉冲序列。主机板上的导航计算机在接收这些数字脉冲序列后，进行数值解算。同时导航计算机还要对陀螺、加计误差和系统误差等进行补偿。解算结果通过接口板、信号调理板等向机上其它系统和设备输出。
系统原理框图如图2所示：
说明：激光惯性组合导航系统无磁传感器
3基本故障现象与故障分析
3.1故障一
3.1.1 故障现象
对准失败
3.1.2 故障分析与解决
对准时，综显会自动进入对准画面，当超出对准时间后会提示对准失败。在正常使用情况下，为保证惯性导航系统的性能满足指标要求，顺利完成试飞任务，应尽量使用正常罗经对准功能。快速对准、空中对准只在应急情况下使用。在地面对准过程中要求载机静止，否则将会影响对准精度。所以，在某些可靠性较好的组合导航上在正常对准方式下设置了三种检测门限：载机移动检测、载机晃动检测。陀螺漂移检测。当这三种检测有一种不通过（超出门限）时，就会导致对准不通过。如果先开发动机再进行对准，载机有晃动和振动，导致惯性测量部件判断上述三种检测的一种或几种不通过，此时会报“对准不通过”。空中对准成功的两个必要条件：卫星有效、均速平飞1min。当两个条件之一或全部不满足时，惯导会报“空中对准失败”。当组合导航系统中的惯性测量部件或磁传感器（激光惯导无磁传感器）出现问题时也无法进行对准，此时应更换相应部件。
3.2故障二
3.2.1 故障现象
在进行罗差标定过程中显示标定失败
3.2.2 故障分析与解决
磁传感器罗差标定过程：惯导记录磁传感器8个位置的磁通量，计算罗差补偿参数并存储，计算完成后，将罗差系书进行8位置的误差计算，当误差小于门限时，上报标定成功，置磁环境指标=标定指标=9；当误差大于门限时，上报标定失败，置磁环境指标=标定指标=1。当磁传感器罗差标定失败时，从以下几方面查找原因进行处理，之后重新标定：
1、检查惯性测量部件与磁传感器的通讯电缆连接是否可靠，若不可靠进行修复。
2、检查惯性测量部件与磁传感器的通讯是否正常。通讯正常时可通过查看综显导航画面应有磁航向，
3、检查磁传感器附件是否存在干扰磁场环境的干扰物，如氧气瓶、电瓶车等，或安装磁传感器未使用防磁螺钉。
4、当以上因素均未排除，应更换磁传感器。当磁传感器更换后故障仍未消除，此时应 更换惯性测量部件。
3.3故障三
3.3.1 故障现象
组合导航系统无卫星信号。
3.3.2 故障分析与解决
组合导航系统通过与卫星和多普勒组合卡尔曼滤波反馈修正，得到较高精度的导航定位信息。有主备惯导的飞机中，卫星信号是通过卫星天线、射频电缆、功分器传递给惯导，惯导内部的卫星接收机板对信号进行解析。当飞机在空旷的场地上，发生卫星信号失效后，可通过检查备惯导的卫星状态的方法来判断卫星天线是否正常：若备惯导有卫星信号则说明天线正常，若备惯导无信号，则说明卫星天线或天线至功分器射频电缆损坏。
在判断卫星天线正常后，对功分器和卫星接收机故障进行判断时，可在地面可将功分器至主备惯导射频电缆进行互换，若问题消除后，则功分器或功分器至主惯导射频电缆损坏，应进行更换。若问题未消除，则更换卫星接收机板。
3.4故障四
3.4.1 故障现象
风速风向超差
3.4.2 故障分析与解决
四 结束语
本文基本概括了组合导航系统的大部分故障以及故障的处理，可以为组合导航系统的设计及排故提供一定的理论依据。
参 考 文 献
［1］张怡，组合导航系统的研究
［2］舒东亮，惯性基容错组合导航系统设计理论研究
论文作者:易川江
论文发表刊物:《科技中国》2017年12期
论文发表时间:2018/5/2
标签：组合论文; 导航系统论文; 故障论文; 传感器论文; 惯性论文; 信号论文; 陀螺论文; 《科技中国》2017年12期论文;