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1、陕西航天长城测控有限公司HT-LG-H激光捷联惯性导航系统使用说明书1 概述HT-LG-H激光捷联惯性导航系统（以下简称惯导系统）是陕西航天长城测控有限公司研制的高精度自主寻北、惯性组合导航系统。该惯导系统由高精度激光陀螺、石英挠性加计、加计采集板、导航计算机、二次电源等部件组成，能够满足航空、陆用等设备的高精度定向/定位等功能的需求。系统采用集成化，数字化、先进的对准导航算法等设计技术，具有高可靠性和环境适应性，可在阵风、发动机工作等严酷环境条件下完成高精度寻北；具备纯惯性导航功能，同时系统自带GPS/GLONASS卫星接收机，具有INS/GNSS组合导航功能；对外通信方式为RS-422总线
2、。2 主要功能与性能2.1 主要功能2.1.1 自检功能具备上电自检功能，可输出自检结果，可将故障分离到部件级。2.1.2 初始标定功能接受外部输入的初始标定信息并完成初始标定。2.1.3 寻北功能接受寻北指令，完成寻北并输出寻北结果。2.1.4 导航功能完成寻北后自动转入导航状态；具有INS纯惯性导航功能和INS/GNSS组合导航功能。2.2 主要性能惯导系统的主要性能指标如表1所示。表1 惯导系统主要性能指标基本功能性能寻北时间5min寻北精度0.05 deg/cos(L) (1)L为当地纬度姿态精度0.03 deg (1 )定位导航精度纯惯性导航1.0 Nmile/h（CEP）INS/G
3、NSS组合导航2 m (1 )角速度测量范围-400/s+400/s加速度测量范围-35 g +35 g物理特性外形尺寸3170.5mm2060.5 mm1900.5 mm重量小于等于12 kg电源28 V4 V DC功耗小于等于65 W对外接口RS-422 *2环境适应性工作温度-45 +55 振动5g，202000HZ，三个方向各10分钟冲击30g、11ms，半正弦3 接口3.1 机械接口惯导系统采用4个M8-7H螺钉连接到专用过渡板上，过渡板采用4个M8-7H螺钉安装到用户载体上，载体安装平面其平面度要求优于0.02mm；其详细要求见图1惯导系统机械接口图与图2过渡板接口图。图1 惯导系
4、统机械接口图图2 专用过渡板机械接口图 图3 惯导系统等轴侧视图 图4 惯导系统正视图3.2 电气接口3.2.1 电源接口电源接口用连接器选用的是中航光电（158厂）生产的JY27468T17B08PN圆形插座。其接口定义如表2所示。表2 惯导系统电源接口定义（JY27468T17B08PN）序号管脚号定义名称备注1C+24V24V电源2E+24V24V电源3D24V_GND电源地4F24V_GND电源地3.2.2 通讯接口通讯接口连接器选用的是中航光电（158厂）生产的JY27468T17B12PN圆形插座。其接口定义如表3所示。 表3 惯导系统通信接口接口定义（JY27468T17B12P
5、N）序号管脚号定义注释说明备注15TX1-RS422总线发送负RS422总线21TX1+RS422总线发送正33RX1-RS422总线接收负44RX1+RS422总线接收正511TX1-RS422总线发送负备用RS422总线610TX1+RS422总线发送正77RX1-RS422总线接收负812RX1+RS422总线接收正其余管脚为测试、调试专用卫星接收板satellite receiver module为novatel oemv-1g。卫星天线同轴电缆射频连接器选用型号为SMA-KFD7。3.3 通讯协议 惯性系统详细通讯协议见附录A。4 安装4.1 系统安装首先将惯导系统右侧的定位面靠紧专
6、用过渡板的定位面，将惯导系统通过4个M8-7H螺钉紧固到专用过渡板上，将专用过渡板通过4个M8-7H螺钉固定到载体上。安装时，保证惯导系统Y轴指向载体前方，Z轴指向载体正上方。用万用表检测系统附带电缆是否连接正常，包括电源电缆与通讯电缆、卫星天线电缆。用万用表检测车载电源是否在28 V4 V的使用范围内。若以上两项检测均正常后，连接电源电缆、通讯电缆、卫星天线电缆。安装确认无误后，即可通电进行测试。4.2 系统安装偏角的标定惯导系统（附带过渡板）每次安装到载体上后（包括拆卸过渡板后再安装），需要进行系统与载体安装偏角的测量与标定。4.2.1 俯仰安装偏差角Tbl.x与横滚安装偏差角Tbl.y标
7、定 所需工具:水平仪，测角仪。惯导系统安装到载体基座上后，用水平仪检验载体基座两个轴向（俯仰轴与横滚轴）安装基准的水平，若没有水平，调整载体基座。若最终无法调平，则须用测角仪测量出载体基座的俯仰角与横滚角，具体记为Att.x0、Att.y0。调平后进行五次寻北。记录下每次寻北结束后的俯仰角与横滚角Att.x1,Att.x2,Att.x5；Att.y1,Att.y2,Att.y5。计算平均值并记为:(单位:度)Att.x=(Att.x1+Att.x2+Att.x5)/5 (1)Att.y=(Att.y1+Att.y2+Att.y5)/5 (2)则系统俯仰安装偏差角:(单位:度)Tbl.x=Att
8、.x0-Att.x (3)则系统横滚安装偏差角:(单位:度)Tbl.y=Att.y0-Att.y (4)4.2.2 航向安装偏差角Tbl.z标定所需工具:经纬仪两个,瞄准镜一个。航向角标定说明如图3所示。图3 航向角标定说明图l OA：载体航向基准线（瞄准镜的瞄准线）l DE：直角镜轴线l OC：系统y轴指向l AB：两个经纬仪连线载体停于一地形较为平坦的地段，沿载体航向基准线方向上安置一瞄准镜，使得瞄准线水平。在瞄准线上A点安装第一个经纬仪T1，要保证瞄准镜确定的参考线OA与经纬仪的视向对准。当确认位置后，建立零位参考OA。在惯导系统的专用过渡板上的基准面预先安装有直角棱镜镜，在B点安装另一
9、经纬仪T2。使T2通过直角棱镜形成自准直,即光从B点经直角棱镜返回后再次经过B点，且使得OD水平。当确认位置后，建立零位参考OD。当两个经纬仪零位参考确定后，互相精确瞄准对方，并记录两个经纬仪显示的角度数。T1的数据为角BAO的度数，T2的数据为角ABO的度数。角EOC为系统y轴与直角棱镜轴之间的夹角，此角度在标定前由实验室测出。 航向安装偏差角Tbl.z=角AOC =角ABO+角BAO-角EOC (5)5 操作与使用5.1 上电自检惯导系统上电后自动进行系统初始化与设备自检，当系统完成自检且无故障码报出后，即可进行寻北操作。5.2 安装偏角的装订安装系统到载体上时（包括拆卸后再安装），需要进
10、行安装偏角的装订。安装偏角的装订只能在上电后至发送“寻北命令”之间。安装偏角装订后会自动存入系统中，除了拆卸再安装外在正常的使用中无需再次输入。5.3 寻北寻北命令可以在系统上电完成自检后或处于导航状态时发送。发送寻北命令时，需精确得知当地的WGS-84坐标，进行初始坐标装订。发送“寻北”命令后，系统转入粗寻北状态，约60 s后，会提示转入“精寻北状态”。寻北完成后，系统提示并自行转入“导航状态”。在寻北过程中需保持载体静止（载体不移动）。允许在载体晃动（人员行走）、发动机工作、阵风等情况下进行寻北操作。5.4 导航系统完成寻北后会自动进入导航模式。导航模式分为“纯惯性导航模式”与“INS+G
11、NSS组合导航模式”两种。系统会自行检测GNSS信号的状态，并切换相应工作状态。当GNSS信号异常时，系统会进入“纯惯性导航模式”；当GNSS信号正常时，系统会自行切换为“INS+GNSS组合导航模式”以保证系统的导航精度。5.5 关机在任何情况下都可进行系统关机操作，关机时只需关闭系统供电电源即可。6 故障与排除本惯导系统如有以下故障现象时，应立即关闭供电电源。记录故障现象，联系本公司进行维修。1） 自检异常，有故障字报出；2） 状态转换异常、主要功能丧失（如：不能进入导航状态、）；3） 导航信息异常（如：寻北结果偏差较大或定位信息偏差较大）。4） 其它故障。 附录A HT-LG-H激光惯性
12、导航系统通讯协议A.1惯导系统向用户终端发送的导航信息 惯导系统上电启动后通过RS-422适时发送导航数据信息帧，发送频率可通过命令设置，可设置为1Hz、5Hz、10Hz、50Hz、100Hz五个档。惯导系统到用户终端导航数据信息的见表A.1；惯导系统的工作状态信息见表A.2。数据由高字节高位到低字节低位依次排列，数据中字节传输顺序由低字节到高字节依次传输。表A.1 惯导系统到用户终端导航数据信息字节序号数据类型备注1unsigned char帧头：0xAA2unsigned char标识：0x01（标识导航数据信息帧）3-6Float俯仰（）7-10Float横滚（）11-14Float偏航
13、（）15-18Float经度（m）19-22Float纬度（m）23-26Float高度（m）27-30Float东向速度（m/s）31-34Float北向速度（m/s）35-38Float天向速度（m/s）39-42int工作状态信息（详见表A.2）43-44unsigned short int帧尾：0x0D0A表A.2 惯导系统工作状态位信息序号释义1等待状态2对准状态3导航状态4-10备用11X轴陀螺功能正常（1/正常，0/异常）12Y轴陀螺功能正常（1/正常，0/异常）13Z轴陀螺功能正常（1/正常，0/异常）14X轴加速度计功能正常（1/正常，0/异常）15Y轴加速度计功能正常（1/
14、正常，0/异常）16Z轴加速度计功能正常（1/正常，0/异常）23纯惯性导航模式24Ins+Gps组合导航模式25-31备用32GPS有效标识备注所有位信息中，1表示有效，0表示无效A.2 用户终端到惯导系统的数据通信协议。A.2.1 命令格式定义用户终端通过RS-422发送惯导系统控制命令。共42字节，数据由高字节高位到低字节低位依次排列，数据中字节传输顺序由低字节到高字节依次传输。详细见表A.3。表A.3用户终端到惯导系统的数据通信协议字节序号数据类型备注1-2unsigned short int帧头0xAA553unsigned char命令号寻北：4安装偏差标定：53导航信息输出频率设置：8
