[發明專利]一種單軸激光陀螺尋北儀及其尋北方法

有效

• 申請號: 201410090203.4
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103822624B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 蔣軍彪;李斌;譚鵬立;李雅俊;王萌;喬攀偉
• 申請（專利權）人: 西安北方捷瑞光電科技有限公司;中國北方工業公司
• 主分類號: G01C19/58
• 分類號: G01C19/58
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司61217
• 代理人: 黃瑞華

1.一種單軸激光陀螺尋北儀，包括機械轉動艙和電子艙，其特征在于，所述機械轉動艙包括：棱鏡式數字激光陀螺、傾角儀、轉動艙二次電源和單軸轉臺；所述電子艙包括：解算計算機、轉臺控制器、以太網轉換電路和電子艙二次電源；

其中，解算計算機分別連接棱鏡式數字激光陀螺、傾角儀、轉臺控制器、以太網轉換電路和電子艙二次電源；所述棱鏡式數字激光陀螺和傾角儀分別連接轉動艙二次電源；所述以太網轉換電路連接電子艙二次電源，并通過以太網對外通訊接口連接以太網通訊網；所述轉臺控制器連接單軸轉臺。

2.根據權利要求1所述的單軸激光陀螺尋北儀，其特征在于，所述轉動艙二次電源和電子艙二次電源通過外接電源接口連接+16V～+32V電源。

3.根據權利要求1所述的單軸激光陀螺尋北儀，其特征在于，所述解算計算機設有與測試設備相連的CDU接口。

4.根據權利要求1所述的單軸激光陀螺尋北儀，其特征在于，所述轉臺控制器包括單片機，單片機分別連接有信號調理電路、功率驅動電路和制動電路；所述單片機、信號調理電路和功率驅動電路分別連接電源變換電路至24V電源；所述信號調理電路連接上位機；所述功率驅動電路連接至步進電機，步進電機通過減速機構連接失電制動器，失電制動器連接光電編碼器至單軸轉盤。

5.根據權利要求4所述的單軸激光陀螺尋北儀，其特征在于，所述光電編碼器連接信號調理電路，將光編位置反饋信號通過信號調理電路輸送至上位機。

6.根據權利要求4所述的單軸激光陀螺尋北儀，其特征在于，所述失電制動器連接制動電路，制動電路將單片機發出的失電制動信號輸送至失電制動器。

7.一種基于權利要求1所述的單軸激光陀螺尋北儀的尋北方法，其特征在于，該尋北方法包括粗尋北和精尋北兩個過程，其中粗尋北采用三位置尋北法，精尋北采用兩位置尋北法；具體流程如下：

A、粗尋北過程：

1）尋北儀首次上電或接收到來自以太網總線的尋北命令，將單軸轉臺調整到轉臺零位，即尋北儀基準線位置；

2）以單軸轉臺零位為第一個位置，每間隔120°作為第二、第三個位置；

3）轉臺依次旋轉到第一、第二、第三位置采集陀螺數據，每個位置各采集相同時間數據；

4）將每個位置采集的陀螺數據各自累加標記為ω_i(i=1、2、3)；

5）采用下述公式（1）計算粗尋北結果；

式中：ω_i(i=1、2、3)為三個位置，各個位置所采集的陀螺數據；ψ_粗為粗尋北結果，即基準線北向夾角；pi=3.1415926；

B、精尋北過程：

1）根據步驟A中粗尋北過程得到的粗尋北結果，計算基準線北向夾角為90°或270°對應的轉臺旋轉角；

2）根據步驟1）中計算的轉臺旋轉角，采用最短路徑原則，將轉臺旋轉到基準線夾角為90°±5°或270°±5°的方位，開始采集數據，采集時間為T秒；

3）當數據采集時間到達T秒時，將轉臺旋轉180°至步驟2）中采集第一組數據時方位的對稱位置，開始采集第二組數據；

4）當第二組數據采集時間到達T秒后，結合步驟2）所采集的T秒數據，依據下述公式（2）完成數據解算，同時將轉臺旋轉180°至步驟3）中采集第二組數據時方位的對稱位置，開始采集第三組數據；

ω11=ω1-ωev*sinθ1ω22=ω2-ωev*sinθ2ω1-2=(ω11-ω22)/(0.5*cosθ1+0.5*cosθ2)FM=2*ωen*sin[(φ1-φ2)/2]ψ=sin-1(ω1-2/FM)+pi-(φ1+φ2)/2---(2)]]>

式中，ω₁、ω₂為精尋北兩個位置所采集的陀螺數據；ω_ev、ω_en為當地地球自轉天向分量和北向分量；θ₁、θ₂為精尋北時兩個位置陀螺敏感軸的水平夾角；φ₁、φ₂為精尋北時轉臺兩個位置的旋轉角度；ω₁₁、ω₂₂、ω_1-2和FM為計算過程的中間變量；ψ為精尋北結果，即精確基準線北向夾角；

5）重復步驟4），依次采集第四、五、六組數據，并計算各兩組之間的精尋北結果并記錄，當滿足采集時間后再退出采集過程；

6）退出采集過程后，對各次計算的精尋北結果求均值，作為最終精尋北結果并輸出。