[發明專利]雙軸旋轉慣導系統轉軸與敏感軸間安裝誤差角的標校方法

有效

• 申請號: 201310149148.7
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN104121926B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 周章華;劉沖;吳亮華;練濤;李群;姜述明
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 核工業專利中心11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于慣性導航標校方法，具體涉及一種雙軸旋轉慣導系統轉軸與敏感軸間安裝誤差角的標校方法。

背景技術

旋轉調制技術是一種慣導系統慣性器件誤差自動補償技術，能夠在現有慣性器件水平的基礎上明顯提高系統導航精度。旋轉慣導系統往往利用旋轉機構帶動光學捷聯慣性組件（IMU）進行連續旋轉或者轉位，將與旋轉軸垂直方向的慣性器件零偏調制掉，并利用旋轉機構上碼盤測量旋轉角度，對IMU體坐標系的航姿實時進行解調，從而得到解調后的載體坐標系內的航姿。為了滿足潛艇等高精度長航時導航應用需求，可采用雙軸旋轉慣導系統，該系統采用內外環雙軸旋轉機構，按照一定的轉位方式，對安裝在旋轉機構內的IMU進行旋轉調制，可以調制掉所有慣性器件零偏，提高慣性導航精度。

對于雙軸旋轉慣導，IMU安裝在旋轉機構內，其中一個陀螺敏感軸與內環軸一致，另一個陀螺敏感軸與外環軸一致，內外環軸均有碼盤實時測量各自的旋轉角度，導航計算機利用該角度對IMU體系的航姿實時進行內外環解調，從而得到雙軸慣導系統載體系內的航姿角。

對于雙軸旋轉系統實際工程產品而言，由于內外環軸加工及安裝精度，兩個旋轉軸可能不垂直；其次，IMU安裝在旋轉機構內也不能嚴格保證陀螺敏感軸與轉軸重合；另外，碼盤存在固定零位誤差角也將引起陀螺敏感軸與轉軸不重合，例如內環軸碼盤零位誤差將導致內環解調后內環旋轉面內的陀螺敏感軸與外環轉軸不重合。由于陀螺敏感軸與轉軸不重合，解調時將會帶來解調誤差，該誤差隨著旋轉機構旋轉而發生波動，波動值可達角分以上，嚴重影響系統航姿精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙軸旋轉慣導系統轉軸與敏感軸間安裝誤差角的標校方法，它通過對雙軸旋轉慣導系統轉軸和敏感軸之間的安裝誤差角進行標校，從而消除由該安裝誤差角引起的航姿解調誤差。

本發明是這樣實現的，雙軸旋轉慣導系統轉軸與敏感軸間安裝誤差角的標校方法，標校出Δθ_M1、Δγ_M1、Δψ_M2和Δγ_M2四個安裝誤差角，然后進行補償，完成雙軸旋轉慣導的解調工作，具體步驟如下：

步驟一：內環誤差角Δθ_M1、Δγ_M1的標校與補償；

步驟二：內環誤差角Δψ_M2、Δγ_M2的標校與補償。

所述的步驟一包括如下步驟，

第一步：系統完成對準后，控制旋轉機構使內外環回到碼盤零位，記錄IMU導航結果中的航姿角，并構成姿態陣

第二步：控制旋轉機構使內環轉動180度，記錄IMU導航結果中的航姿角，并構成航姿陣

第三步：計算誤差角Δθ_M1、Δγ_M1：

由構成矩陣則有

其中δC(i,j)（i,j=1,2,3）

第四步：對IMU航姿進行內環解調補償，得到B1系內的航姿矩陣即

其中為IMU航姿角。

所述的步驟二包括如下步驟，

第一步：系統完成對準后，控制旋轉機構使內外環回到碼盤零位，記錄IMU導航結果中的航姿角，并構成姿態陣通過公式（2）得到

第二步：控制旋轉機構使外環轉動180度，記錄IMU導航結果中的航姿角，并構成航姿陣

第三步：計算誤差角Δψ_M2、Δγ_M2：

由構成矩陣則有

其中δC(i,j)（i,j=1,2,3）

第四步：對IMU航姿進行外環解調補償，得到B2系內的航姿矩陣即

其中為B1系內的航姿矩陣。

本發明的優點是，通過對對雙軸旋轉慣導系統轉軸和敏感軸之間的安裝誤差角進行標校，從而消除由該安裝誤差角引起的航姿解調誤差，提高系統的航姿精度。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細介紹：

本發明提出了一種雙軸旋轉慣導系統轉軸與敏感軸間安裝誤差角的標校方法，通過該標校方法，可以標校出雙軸旋轉慣導內外兩個轉軸與敏感軸間的內外兩個安裝誤差角，標校完成后在從而消除由該安裝誤差角引起的航姿解調誤差，提高系統的航姿精度。