[發明專利]雙向恒速偏頻激光陀螺尋北方法及雙向恒速偏頻激光陀螺尋北儀

無效

• 申請號: 200910254484.1
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN101738182A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 趙永康;陳磊江;謝玲;趙治偉;楊杰;張衛杰;胡安祿
• 申請（專利權）人: 陜西寶成航空儀表有限責任公司
• 主分類號: G01C19/38
• 分類號: G01C19/38;G01C17/00;G01C21/18
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所 61106
• 代理人: 席樹文

技術領域

本發明屬于慣性導航設備技術領域，特別是激光陀螺尋北儀技術的改進。

背景技術

激光陀螺現有多種偏頻技術用于解決激光陀螺閉鎖效應的影響，其效果并不完美。理論上只有“恒速偏頻技術”能徹底消除“閉鎖”效應的影響，但是工程上無法實現所要求的精確恒速，所以至今國內外仍未攻克“恒速偏頻技術”的技術難關。根據相關的文獻報道，美國利登公司率先在超高精度的慣性導航系統中應用了“速率偏頻技術”的激光陀螺，這種“速率偏頻技術”讓裝載激光陀螺的速率偏頻轉臺在720°角的范圍內往返換向轉動，約每兩秒換向轉動一次；它比“機械抖動偏頻技術”(約400Hz左右的機抖頻率)換向次數少很多，采用特殊精確的換向限位裝置，盡量縮短速率偏頻轉臺換向變速過程造成激光陀螺經過鎖區的時間，其導航精度得到了明顯的提高(大約一個數量級)。這是目前應用的最先進激光陀螺偏頻技術。其原理參見圖1、圖2。

但是，速率偏頻技術激光陀螺“閉鎖”效應的影響仍然是激光陀螺的主要誤差源。

發明內容

本發明目的是在激光陀螺尋北儀中采用“雙向恒速偏頻技術”，達到完全消除激光陀螺“閉鎖”效應造成的誤差，從而制造出角秒級的高精度尋北儀。需要克服的技術難題主要包括：1、設計大于360°角的雙向恒速偏頻轉臺同步電機換向和限動裝置；2、精確控制激光陀螺和加速度計只在偏頻轉臺進入恒速旋轉的整360°角區段采樣工作，在該區段之外激光陀螺和加速度計處于非工作狀態。

具體地說，本發明是按照如下步驟實現：

1.在繞垂直軸(1)旋轉的雙向恒速偏頻轉臺(2)上，安裝一只激光陀螺(3)和一只加速度計(4)，將激光陀螺(3)的敏感軸偏離雙向恒速偏頻轉臺旋轉平面β角，加速度計(4)的輸入軸(5)與偏頻轉臺旋轉平面平行，并與激光陀螺敏感軸在偏頻轉臺旋轉平面的投影平行。

2.雙向恒速偏頻轉臺(2)由帶齒輪減速器的同步電機驅動轉動，該轉臺上用一個凸臺(6)與基座上安裝的撥桿(7)及光電開關(8)控制同步電機的轉向，限制撥桿運動的限位銷(9)同時作為該轉臺的限位銷，轉臺的轉角被限定為360°+2γ；γ角的大小要保證同步電機換向后達到同步轉速。

雙向恒速偏頻轉臺(2)與精密測角裝置連接，精密測角裝置的零位應置于偏頻轉臺兩個極限位置中間，即在2γ角的中間位置。

3.雙向恒速偏頻轉臺旋轉角速度在激光陀螺敏感軸上的分量用于將激光陀螺的工作區域移出閉鎖區；旋轉角速度又同時對激光陀螺的剩余誤差和加速度計的偏置及安裝誤差進行旋轉調制。

4.計算機每個采樣周期都采集雙向恒速偏頻轉臺測角裝置輸出的角度α，在激光陀螺采樣工作時，用該角度α對激光陀螺和加速度計的輸出進行坐標變換。角度α還可以計算角增量Δα(Δα_i＝α_i-α_i-1)，用它可以消除激光陀螺輸出中的偏頻量(±Δαsinβ)；當Δα發生突變(即0°與360°正反向跳變)時，即認為該轉臺通過測角裝置的零點，此刻發出過零點信號，觸發“啟動”或“停止”激光陀螺和加速度計的連續采樣過程，使計算機每次連續采樣過程都在偏頻轉臺恒速轉動的整360°范圍內，這便保證了激光陀螺是在“雙向恒速偏頻”狀態下工作。

5.雙向恒速偏頻轉臺上加速度計的輸出經坐標變換和誤差旋轉調制，能精確計算出尋北儀的姿態角。該姿態角可用于精確調平尋北儀(調平尋北狀態)，或者在有姿態角狀態下尋北時進行姿態角誤差補償。

實現上述尋北方法的雙向恒速偏頻激光陀螺尋北儀，其1.具有一個繞垂直軸(1)旋轉的雙向恒速偏頻轉臺(2)，在該轉臺上安裝一個激光陀螺(3)和一個加速度計(4)且激光陀螺(3)敏感軸偏離該轉臺旋轉平面β角，加速度計(4)的輸入軸(5)與偏頻轉臺旋轉平面平行，并與激光陀螺敏感軸在偏頻轉臺旋轉平面的投影平行。2.雙向恒速偏頻轉臺(2)由帶齒輪減速器的同步電機驅動轉動，該轉臺上用一個凸臺(6)與基座上安裝的撥桿(7)及光電開關(8)控制同步電機的轉向，限制撥桿運動的限位銷(9)同時作為該轉臺的限位銷，轉臺的轉角被限定為360°+2γ。3.雙向恒速偏頻轉臺(2)與精密測角裝置連接，精密測角裝置的零位應置于偏頻轉臺兩個極限位置中間，即在2γ角的中間位置。

本發明優點是：

1、實現了“恒速偏頻技術”在激光陀螺尋北儀中的應用，完全消除激光陀螺“閉鎖”效應的影響，大幅度提高激光陀螺的有效精度，使激光陀螺尋北儀也能達到角秒級的高精度。