[發明專利]基于方位效應誤差補償的尋北方法

無效

• 申請號: 201110053500.8
• 申請日: 2011-03-07
• 公開（公告）號: CN102207386A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 程向紅;張馨;王宇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G01C21/20
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及載體的航向、姿態的測量與定位技術，尤其涉及在沒有外部輔助信息的情況下，針對方位效應誤差利用慣性傳感器(光纖陀螺和加速度計)進行自主補償和導航的尋北方法，屬于導航、制導技術領域。

背景技術

隨著慣性導航技術的發展，陀螺尋北儀在軍事和民用定向中得到了日漸廣泛的應用。光纖陀螺是基于Sagnac效應的無機械轉動部件的新型全固態陀螺儀，具有耐沖擊、靈敏度高、壽命長、功耗低、集成可靠等優點。光纖陀螺尋北儀利用光纖陀螺測得的地球自轉角速度分量值和加速度計測得的載體傾斜角度，經過解算可確定載體方位角，即載體的參考軸向與正北方向的夾角。

目前國內外的陀螺儀尋北方法主要有二位置法，四位置法、多位置法和連續轉動法。二位置法和四位置法分別通過采樣相隔180°的兩位置和相隔90°的四位置上的傳感器輸出以相互抵消陀螺和加速度計的常值漂移，由于采樣位置少，光纖陀螺隨機漂移影響的概率較小；多位置法通過在360°范圍內進行多位置采樣，然后采用最小二乘法進行方差擬合，從而求出方位角；連續轉動法是指在尋北過程中，通過連續均勻轉動轉臺，對陀螺信號進行周期調制以減小光纖陀螺低頻隨機漂移誤差的影響，采樣光纖陀螺和加速度計的輸出信號并從中辨識出初始方位角。然而在實際尋北過程中，當初始方位角為某些特殊值時(如東西方向)，由于陀螺輸出中的真值遠小于輸出噪聲，使得陀螺輸出進入不敏感區，造成尋北精度下降。現有的技術為借助一只真北棱鏡、兩臺經緯儀和一臺機械分度轉臺對多位置捷聯尋北系統方位效應進行曲線擬合標定，以消除方位效應引起的測量誤差。可見，現有技術所借助的專業儀器較多，花費時間較長，不能實現實時標定補償，且標定后方位效應誤差為一定值，不能隨環境的變化而改變。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種基于方位效應誤差補償的尋北方法，該方法可實時在線對方位效應進行補償。

本發明采用如下技術方案：

一種基于方位效應誤差補償的尋北方法，先將光纖陀螺和加速度計安裝于含有測角系統的轉臺，再將轉臺安裝在載體上，步驟如下：

步驟1：以東北天坐標系為地理坐標系，以載體重心為載體坐標系原點o，以載體前方為y軸，以載體右方為x軸，以垂直向上為z軸，定義方位角為載體坐標系y軸正向與正北方向的夾角H，順時針為正；定義傾斜角分別為載體坐標系相對于地理坐標系的縱搖角θ和橫搖角γ；地理坐標系經轉動H、θ和γ后與載體坐標系重合，

步驟2：載體上的光纖陀螺的敏感軸與載體坐標系x軸重合，載體上的加速度計的敏感軸與載體坐標系y軸重合，

步驟3.1：以當前位置作為初始位置，

步驟3.2：將初始位置記為位置1，持續采集位置1的光纖陀螺和加速度計的輸出，持續采集時間為30s，并計算出位置1下的光纖陀螺的30s輸出均值ω₁和加速度計的30s輸出均值g_y1；將轉臺順時針轉動90°并記為位置2，持續采集位置2的光纖陀螺和加速度計的輸出，持續采集時間為30s，并計算出位置2下的光纖陀螺的30s輸出均值ω₂和加速度計的30s輸出均值g_y2；繼續將轉臺順時針轉動90°并記為位置3，持續采集位置3的光纖陀螺和加速度計的輸出，持續采集時間為30s，并計算出位置3下的光纖陀螺的30s輸出均值ω₃和加速度計的30s輸出均值g_y3；再將轉臺順時針轉動90°并記為位置4，持續采集位置4的光纖陀螺和加速度計的輸出，持續采集時間為30s，并計算出位置4下的光纖陀螺的30s輸出均值ω₄和加速度計的30s輸出均值g_y4，

步驟3.3：計算當前的縱搖角θ、橫搖角γ和方位角H，

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