[發明專利]一種消除地球自轉角速度對旋轉調制型捷聯慣導系統精度影響的方法

有效

• 申請號: 201410080777.3
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103900566A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 于飛;阮雙雙;奔粵陽;鮑桂清;楊曉龍;李敬春;趙維珩;郭妍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于慣性導航技術領域，涉及一種可用于提高慣性導航系統的精度的消除地球自轉角速度對旋轉調制型捷聯慣導系統精度影響的方法。

背景技術

在船用慣性導航系統中，對陀螺儀和加速度計的精度以及系統持續工作時間的要求都比較高，高精度的慣性導航系統要采用高性能的慣性傳感器與先進的系統技術，由于工藝制造水平的限制，制造高性能的慣性傳感器不僅難度大，還將提高整個慣性導航的成本，因此先進的系統技術一直以來都是高精度慣性導航的研究熱點。

隨著慣性導航精度要求的不斷提高，慣性傳感器技術的相對落后，采用先進的旋轉調制技術對系統器件誤差進行自補償是近年來系統技術研究的重點。單軸旋轉調制可以完全平均與轉軸垂直平面內的常值器件誤差，為了獲得更高精度的慣性導航系統，研究人員又設計了雙軸旋轉方案，以達到消除所有慣性器件的常值誤差的目的。但是在傳統的雙軸旋轉調制方案中，地球自轉角速率與器件標度因數誤差以及安裝誤差的耦合項不能被完全調制平均，這對長時間工作在自主導航狀態下的慣性導航來說將形成隨時間發散的誤差。

發明內容

本發明的目的在于提出一種避免在導航解算的過程中地球自轉角速度引起累積誤差，從而提高系統的導航精度的消除地球自轉角速度對旋轉調制型捷聯慣導系統精度影響的方法，。

本發明的目的是這樣實現的：

步驟一：建立一個旋轉機構，將IMU安裝在轉臺上，并且使IMU坐標系的三根軸與載體系的三軸平行，系統開機后預熱1小時；

步驟二：對系統進行初始對準，獲得初始捷聯姿態矩陣

步驟三：測量當地的經緯度值λ和獲得初始時刻地心慣性坐標系與導航坐標系之間的方向余弦矩陣：

步驟四：根據步驟三獲得的地心慣性坐標系與導航坐標系之間的方向余弦矩陣，可測量出IMU坐標系與慣性系之間的姿態角θ₁、θ₂和θ₃，其測量公式為：

θ1=arctan(-C32C33)]]>

θ₂＝arcsin(C₃₁)???(2)

θ3=arctan(-C21C31)]]>

式(2)中，C_ij,i,j＝1,2,3是IMU坐標系與地心慣性坐標系之間的轉換矩陣中的各個元素，由步驟二和步驟三獲得。

步驟五：控制轉位機構依次繞IMU坐標系的z_s軸、y_s軸和x_s軸分別轉動θ₃、θ₂和θ₁，使IMU坐標系與地心慣性系重合，同時控制IMU繞z_s軸順時針以大小為ω_ie的旋轉角速度轉動；

步驟六：控制IMU繞著地心慣性坐標系的z_i軸和y_i軸按系統旋轉方案轉動；

步驟七：將陀螺儀和加速度計采集的信息實時的輸入導航計算機中進行導航解算，最終給出載體的導航參數信息。

所述的步驟六中，IMU繞著地心慣性坐標系的z_i軸和y_i軸按系統旋轉方案依次旋轉時，陀螺儀輸出角速度的誤差形式為：