固定翼飞机中的磁力计与双天线航向

      动机

      磁力计是单天线 GNSS/INS 融合传感器的常见航向源。在使用磁力计作为航向源之前，必须在设备安装到车辆上后完成硬铁和软铁校准。对于固定翼飞机来说，这不仅耗时，而且成本高昂，特别是对于在繁忙机场、练习区距离较远的飞机用户而言。

      本报告比较了使用磁力计与双天线作为 Cessna 150M 在重复飞行剖面中飞行的航向源所需的步骤。

      传感器

      在本案例研究中，测试中使用了两台 Parker Lord、MicroStrain 设备，即3DM GQ7 + 3DM RTK，如下所示。 3DM GQ7（“GQ7”）是一款双天线 GNSS/INS 导航系统，利用传感器融合在具有挑战性的环境中提供高精度位置和姿态估计。 3DMRTK 是一种网络接口调制解调器，可为 GQ7 提供即插即用的 RTK 校正数据。

      理论

      在高水平上，磁力计测量由地球磁场和传感器附近的任何磁干扰组成的局部磁场。为了在大多数应用中有效使用，必须完成校准以获得准确的航向。

      双天线航向使用安装有测量偏移的两个 GNSS 天线来计算两个天线和航向矢量之间的“基线”。它本质上更容易，不需要校准并且不受磁干扰。

      安装

      GQ7 的天线牢固地安装在仪表板上，具有清晰的天空视野和 0.82m 的基线，如图 1 所示。运行 MicroStrain 的SensorConnect桌面应用程序的 PC 固定在后行李舱中，用于从机尾收集数据。 GQ7。偏移测量值输入到 SensorConnect 中。

      测试程序

      在使用磁力计作为航向源之前，必须对其进行校准。为了进行校准，必须将其安装在飞行器中，并使其俯仰和滚转至飞行过程中预期遇到的角度。对于飞机来说，不建议在低空进行急转弯机动，也不允许在机场附近的某些类型的空域进行急转弯机动，因此这个过程可能既耗时又昂贵。在本案例研究中，使用不同的航向辅助源完成了四次飞行：

        •使用未校准磁力计收集数据；

        •磁力计校准；

        •使用校准磁力计收集数据；

        •双天线数据采集。

      对于所有四个航班，执行相同的程序以便于比较：

        1、开始录音；

        2、起飞并爬升至 3000 英尺；

        3、从机场飞往练习区进行磁力计校准；

        4、执行清理转弯并清理练习区空域以保证飞机交通；

        5、完成两次陡峭（60 度）转弯以方便校准；

        6、飞回机场并降落；

        7、出租车到停车场，停止飞机发动机和楔轮；

        8、停止记录并查看结果。

      飞行项目：急转弯

      正如测试程序中提到的，每次飞行完成两次陡峭转弯。急转弯的事件显示在左侧的图中，并通过编号的步骤突出显示。

      校准结果

      虽然磁力计的校准不方便且成本高昂，但如右图所示，它是成功的，有效航向时间缩短了 60%。同时，双天线不需要任何校准，并在 95% 的飞行时间内提供有效航向，比校准磁力计好 9%。

      结论

      磁力计标题：

        •校准可能比双天线操作花费更多的时间和金钱。

        •适用于低磁干扰环境的应用。

        •与未校准的情况相比，校准显着改善了航向测量。

      双天线航向：

        •无需校准，只需安装天线并测量其偏移。

        •提供最高百分比时间的有效航向。

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