[發(fā)明專利]一種光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法及雙軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210102131.1
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102749079A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐海剛;李延;熊建瓊;黃妍妍;張偉;王婷;唐彥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京自動化控制設(shè)備研究所
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C25/00
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法及雙軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。

背景技術(shù)

在進行高精度光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的研制過程中，由于光纖陀螺漂移受溫度影響比較劇烈，在恒溫條件下零偏穩(wěn)定性能達到0.01°/h的陀螺，在變溫條件下只能達到0.03°/h甚至更差，從而使慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度僅能達到3n?mile/h左右。

為提高慣導(dǎo)系統(tǒng)精度，可采用單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)設(shè)計慣導(dǎo)系統(tǒng)，通過繞垂向軸進行單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制算法，抑制水平陀螺漂移的影響；利用上述慣導(dǎo)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)臺上進行單軸旋轉(zhuǎn)原理驗證試驗，導(dǎo)航精度達到了2n?mile/5h；通過誤差分析可知，影響系統(tǒng)導(dǎo)航精度的主要誤差源是垂向陀螺漂移。由于光纖陀螺的漂移受溫度影響會有較大變化，因此，采用單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)很難滿足航海領(lǐng)域的高精度導(dǎo)航的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法及雙軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的對準精度以及長航時導(dǎo)航精度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法，包括如下步驟：

步驟(S1)建立一個雙軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，使慣性測量單元的任意兩個軸向與雙軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的兩個旋轉(zhuǎn)軸平行，且旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)是連續(xù)的；

步驟(S2)控制旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，進行初始對準，得到初始姿態(tài)矩陣的誤差；

步驟(S3)使旋轉(zhuǎn)機構(gòu)雙軸同時旋轉(zhuǎn)，進行慣性導(dǎo)航，得到運載體坐標系內(nèi)的姿態(tài)矩陣。

如上所述的一種光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法，其中：所述步驟(S3)中旋轉(zhuǎn)機構(gòu)雙軸的旋轉(zhuǎn)為往復(fù)整周旋轉(zhuǎn)。

如上所述的一種光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法，其中：所述初始對準包括粗對準和精對準兩個階段；粗對準時建立系統(tǒng)的初始姿態(tài)矩陣并裝訂初始位置和速度；精對準時估計并修正粗對準所得到的初始姿態(tài)矩陣的誤差；所述精對準過程中控制旋轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)慣性測量單元繞自身方位軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)。

如上所述的一種光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法，其中：所述精對準過程中，以速度誤差和位置誤差為觀測量，采用閉環(huán)卡爾曼濾波器來進行精對準，估計、修正初始航姿角誤差。建立閉環(huán)卡爾曼濾波器時，系統(tǒng)狀態(tài)變量為

X=[δL,δλ,δVN,δVU,δVE,φN,φU,φE,▿x,▿y,▿z,ϵx,ϵy,ϵz]T]]>

δL、δλ、δV_N、δV_U、δV_E、φ_N、φ_U、φ_E、ε_x、ε_y、ε_z依次表示緯度誤差、經(jīng)度誤差、北速誤差、天速誤差、東速誤差、北向誤差角、方位誤差角、東西誤差角、三個加速度計零偏、三個陀螺漂移；