[發明專利]一種平臺式慣性導航系統的系統級補償方法

有效

• 申請號: 201110407964.4
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102564451A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王博;汪順亭;鄧志紅;周元;劉昕
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;郭德忠

1.一種平臺式慣性導航系統的系統級補償方法，其特征在于：該方法具體實現的步驟如下：

步驟一：在艦船航行過程中，采用的兩套雙軸旋轉調制式慣性導航系統在相同的工作模式下工作，其誤差傳播規律相同；所述的兩套雙軸旋轉調制式慣性導航系統為系統1和系統2；

系統1和系統2工作時間t后，在一段時間內采集系統1和系統2三個軸向的陀螺輸出，將陀螺輸出求平均值，兩個系統三個軸向的陀螺輸出的平均值分別為：

系統1

ωx1′ωy1′ωz1′=ωx+ϵx1+δx1(0)ωy+ϵy1+δy1(0)ωz+ϵz1+δz1(0)---(1)]]>

其中ω′_x1、ω′_y1和ω′_z1為系統1的x、y、z軸向陀螺的輸出平均值，ω_x、ω_y和ω_z為載體三個軸向真實的角速率值，ε_x1、ε_y1和ε_z1為系統1的x、y、z軸向的陀螺漂移，δ_x1(0)、δ_y1(0)和δ_z1(0)為系統1俯仰角、橫滾角和方位角的初始偏差；

系統2

ωx2′ωy2′ωz2′=ωx+ϵx2+δx2(0)ωy+ϵy2+δy2(0)ωz+ϵz2+δz2(0)---(2)]]>

其中，ω′_x2、ω′_y2和ω′_z2為系統2的x、y、z軸向陀螺的輸出平均值，ε_x2、ε_y2和ε_z2為系統2的x、y、z軸向的陀螺漂移，δ_x2(0)、δ_y2(0)和δ_z2(0)為系統2的俯仰角、橫滾角和方位角初始偏差；

所述的系統1和系統2的初始偏差在初始對準過程中進行標定，為已知量；

將兩個系統三個軸向的陀螺輸出的平均值相減，得到：

Δωx′Δωy′Δωz′=ωx1′-ωx2′ωy1′-ωy2′ωz1′-ωz2′=ϵx1-ϵx2+δx1(0)-δx2(0)ϵy1-ϵy2+δy1(0)-δy2(0)ϵz1-ϵz2+δz1(0)-δz2(0)---(3)]]>

步驟二，在系統1正常工作的狀態下，繞軸分時反轉系統2的慣性組件，繞軸分時反轉的方案如下：

①系統2的慣性組件繞z軸旋轉180度，此時x和y軸與旋轉前相比方向相反，在系統2的慣性組件旋轉所對應的時間內，采集系統1和系統2的x和y軸陀螺的輸出，將x和y軸陀螺的輸出求平均值，得到ω″_x1、ω″_y1、ω″_x2和ω″_y2：

ω″_x1＝ω′_x+ε_x1+δ_x1(0)

?????????????????????????????(4)

ω″_y1＝ω′_y+ε_y1+δ_y1(0)

ω″_x2＝-ω′_x+ε_x2+δ_x2(0)

?????????????????????????????(5)

ω″_y2＝-ω′_y+ε_y2+δ_y2(0)

其中，ω′_x和ω′_y分別為數據采集時載體x和y軸向真實的角速率值；將兩個系統的x和y軸陀螺輸出的平均值相加，得到：

Δωx′′Δωy′′=ωx1′′+ωx2′′ωy1′′+ωy2′′=ϵx1+ϵx2+δx1(0)+δx2(0)ϵy1+ϵy2+δy1(0)+δy2(0)---(6)]]>

②系統2的慣性組件繞x軸旋轉180度，此時z軸與旋轉前相比方向相反，在系統2的慣性組件旋轉所對應的時間內，采集系統1和系統2的z軸陀螺的輸出，將z軸陀螺的輸出求平均值，得到ω″_z1和ω″_z2：

ω″_z1＝ω′_z+ε_z1+δ_z1(0)

????????????????????????????(7)

ω″_z2＝-ω′_z+ε_z2+δ_z2(0)

其中，ω′_z為數據采集時載體z軸向真實的角速率值；

將兩個系統的z軸陀螺輸出的平均值相加，得到：

Δω″_z＝ω″_z1+ω″_z2＝ε_z1+ε_z2+δ_z1(0)+δ_z2(0)(8)

將方程(6)和(8)合并，得到：

Δωx′′Δωy′′Δωz′′=ωx1′′+ωx2′′ωy1′′+ωy2′′ωz1′′+ωz2′′=ϵx1+ϵx2+δx1(0)+δx2(0)ϵy1+ϵy2+δy1(0)+δy2(0)ϵz1+ϵz2+δz1(0)+δz2(0)---(9)]]>

③系統2的慣性組件繞z軸旋轉180度，z軸旋轉完成后系統2的慣性組件再繞x軸旋轉180度，系統2的慣性組件即恢復到初始位置；

將方程(3)和(9)相加，得到系統1的陀螺漂移為：

ϵx1ϵy1ϵz1=Δωx′+Δωx′′2-δx1(0)Δωy′+Δωy′′2-δy1(0)Δωz′+Δωz′′2-δz1(0)---(10)]]>

將方程(3)和(9)相減，得到系統2的陀螺漂移為：

ϵx2ϵy2ϵz2=Δωx′′-Δωx′2-δx2(0)Δωy′′-Δωy′2-δy2(0)Δωz′′+Δωz′2-δz2(0)---(11)]]>

步驟三：根據公式(10)和(11)得到兩系統的陀螺漂移，將兩系統的陀螺漂移代入到平臺式慣性導航系統中進行修正，以實現平臺式慣性導航系統的系統級補償。