一種單軸旋轉(zhuǎn)慣導系統(tǒng)慣性器件誤差補償方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及能夠消除旋轉(zhuǎn)軸上慣性器件的誤差一種單軸旋轉(zhuǎn)慣導系統(tǒng)慣性器件誤差補償方法。將慣性器件固聯(lián)至旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，慣性器件的y軸與天向重合；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動慣性器件以角速度ωy繞y軸進行正反轉(zhuǎn)停運動，慣性器件采用四個轉(zhuǎn)停次序為一個周期的旋轉(zhuǎn)方式；慣導系統(tǒng)中與旋轉(zhuǎn)軸垂直的慣性器件誤差通過讀取三個軸正半軸的慣性器件輸出值和解算被調(diào)制成正余弦變化的信號，從而在導航解算中消除x軸、z軸的器件誤差；y軸上的器件誤差通過讀取旋轉(zhuǎn)軸正負半軸上的慣性器件數(shù)據(jù)和解算被平均掉。從而達到將慣導系統(tǒng)所有器件誤差全部調(diào)制掉的目的。本發(fā)明增加了一組陀螺和加速度計，提高了系統(tǒng)的冗余性和可靠性。
【專利說明】一種單軸旋轉(zhuǎn)慣導系統(tǒng)慣性器件誤差補償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于慣性導航系統(tǒng)消除慣性器件誤差方法中的單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)，特別涉及能夠消除旋轉(zhuǎn)軸上慣性器件的誤差的一種單軸旋轉(zhuǎn)慣導系統(tǒng)慣性器件誤差補償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]捷聯(lián)慣導系統(tǒng)基于能夠連續(xù)輸出載體速度、姿態(tài)、位置信息的全自主導航系統(tǒng)被廣泛應用于航空、航天、航海等領(lǐng)域。其主要是利用陀螺儀和加速度計測量載體的角運動和線運動信息，經(jīng)過導航解算后得到導航信息。然而，由于慣性組件輸出值與測量值總是存在一定常值偏差，導致系統(tǒng)解算定位誤差隨導航時間的增長而逐漸發(fā)散，影響導航精度，制約了捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的長時間導航能力。為了提高系統(tǒng)定位精度，一方面可以提高慣性元件精度，但是受到加工水平的制約，難度很大；另一方面就是采用算法上的提高來抑制誤差，自動抵消慣性器件的誤差對精度的影響。
[0003]旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)作為一種誤差抑制技術(shù)，主要是通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動慣性器件組件按照既定方案旋轉(zhuǎn)，使得慣性組件常值偏差沿導航系統(tǒng)投影呈周期振蕩形式，一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)積分結(jié)果為零，進而抵消慣性器件常值輸出誤差對定位誤差的影響以提高系統(tǒng)的精度。旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)的本質(zhì)就是改變陀螺敏感軸方向，使依附于陀螺敏感軸上的誤差方向在導航系中改變，使不同方向上的等效器件引起的系統(tǒng)導航誤差相互抵消，從而提高導航精度。
[0004]單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)是通過沿單一軸轉(zhuǎn)動不同位置來消除慣性器件誤差的方法，但是此方法只能消除非旋轉(zhuǎn)軸方向上的器件誤差，目前在核心期刊與專利查詢中均未發(fā)現(xiàn)能同時消除旋轉(zhuǎn)軸上慣性器件誤差的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供具有高精度、高冗余性的一種單軸旋轉(zhuǎn)慣導系統(tǒng)慣性器件誤差補償方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:[0007]—種單軸旋轉(zhuǎn)慣導系統(tǒng)慣性器件誤差補償方法，包括以下幾個步驟:
[0008]步驟一:將慣性器件固聯(lián)至旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，慣性器件的y軸與天向重合；
[0009]步驟二:旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動慣性器件以角速度繞y軸進行正反轉(zhuǎn)停運動；
[0010]慣性器件的一個周期的四個轉(zhuǎn)停次序為:
[0011]Xs, Zs代表慣性坐標系水平軸，A1, A2, B2表示四個停留位置，其中ApA2位置重合、位于Xs的正半軸，B1, B2位置重合、位于Xs的負半軸，
[0012]次序1，慣導系統(tǒng)從位置A1出發(fā)順時針轉(zhuǎn)動180°，到達位置B1，停位時間長為t，
[0013]次序2，慣導系統(tǒng)從位置B1出發(fā)逆時針轉(zhuǎn)動180°，到達位置A2，停位時間長為t，
[0014]次序3，慣導系統(tǒng)從位置A2出發(fā)逆時針轉(zhuǎn)動180°，到達位置B2，停位時間長為t，
[0015]次序4，慣導系統(tǒng)從位置B2出發(fā)順時針轉(zhuǎn)動180°，到達位置A1，停位時間長為t ；
[0016]步驟三:讀取X軸陀螺輸出值、X軸加速度計輸出值？^、y軸正半軸陀螺輸出值ω 、y軸正半軸加速度輸出值7、、z軸陀螺輸出值、z軸加速度計輸出值J2、y
軸負半軸陀螺輸出值、y軸負半軸加速度計輸出值/
[0017]慣性器件誤差為:
【權(quán)利要求】
1.一種單軸旋轉(zhuǎn)慣導系統(tǒng)慣性器件誤差補償方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: 步驟一:將慣性器件固聯(lián)至旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，慣性器件的I軸與天向重合； 步驟二:旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動慣性器件以角速度Oy繞7軸進行正反轉(zhuǎn)停運動； 慣性器件的一個周期的四個轉(zhuǎn)停次序為: xs、zs代表慣性坐標系水平軸，ApAyBpB2表示四個停留位置，其中ApA2位置重合、位于Xs的正半軸，B1, B2位置重合、位于Xs的負半軸， 次序1，慣導系統(tǒng)從位置A1出發(fā)順時針轉(zhuǎn)動180°，到達位置B1，停位時間長為t， 次序2，慣導系統(tǒng)從位置B1出發(fā)逆時針轉(zhuǎn)動180°，到達位置A2，停位時間長為t， 次序3，慣導系統(tǒng)從位置A2出發(fā)逆時針轉(zhuǎn)動180°，到達位置B2，停位時間長為t， 次序4，慣導系統(tǒng)從位置B2出發(fā)順時針轉(zhuǎn)動180°，到達位置A1，停位時間長為t ； 步驟三:讀取X軸陀螺輸出值、X軸加速度計輸出值、y軸正半軸陀螺輸出值 、y軸正半軸加速度輸出值1、z軸陀螺輸出值G z軸加速度計輸出值y軸負半軸陀螺輸出值、y軸負半軸加速度計輸出值 慣性器件誤差為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軸旋轉(zhuǎn)慣導系統(tǒng)慣性器件誤差補償方法，其特征在于:所述的分別位于I軸正半軸和I軸負半軸的兩個陀螺儀的輸出為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單軸旋轉(zhuǎn)慣導系統(tǒng)慣性器件誤差補償方法，其特征在于:所述的慣性器件包括陀螺儀和加速度計。
【文檔編號】G01C25/00GK103940445SQ201410143285
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】孫云龍, 高延濱, 管練武, 楊淳, 李緒友, 郭慧, 許德新, 張慶, 胡文彬, 張帆 申請人:哈爾濱工程大學