[發明專利]用于測量載體姿態信息的礦用導航慣性測量系統及方法

在審

• 申請號: 201510908673.1
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN105277196A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 李光輝;陳斌
• 申請（專利權）人: 重慶華渝電氣集團有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李玉盛;李海華

1.一種用于測量載體姿態信息的礦用導航慣性測量系統，包括：

傾角傳感器，用于在第一時間靜態敏感載體的水平角的初始值，并將靜態敏感到的載體的水平角的初始值輸出至水平角解算模塊；

三軸陀螺，用于在所述第一時間敏感載體的X軸、Y軸的旋轉角速度信息并輸出至航向角解算模塊，還用于敏感所述第一時間至第二時間段的載體的航向角的X軸、Y軸以及Z軸旋轉角速度信息，將敏感到的X軸和Y軸的旋轉角速度信息輸出至所述水平角解算模塊，以及將Z軸旋轉角速度信息輸出至航向角解算模塊；

所述水平角解算模塊，用于接收所述傾角傳感器敏感到的載體的水平角的初始值以及三軸陀螺敏感到的第一時間至第二時間段的載體的X軸和Y軸的旋轉角速度信息，并根據所述載體的水平角的初始值以及第一時間至第二時間段的載體的X軸和Y軸的旋轉角速度信息解算出第二時間的載體的水平角信息，并輸出該第二時間的載體的水平角信息；以及

所述航向角解算模塊，用于接收所述三軸陀螺在在所述第一時間敏感到的X軸和Y軸的旋轉角速度信息以及所述第一時間至第二時間段的Z軸的旋轉角速度信息，根據所述X軸和Y軸的旋轉角速度信息解算航向角的初始值，并根據所述航向角的初始值以及第一時間至第二時間段的Z軸的旋轉角速度信息解算第二時間的航向角信息，并輸出該第二時間的載體的航向角信息。

2.如權利要求1所述的用于測量載體姿態信息的礦用導航慣性測量系統，其特征在于，所述水平角解算模塊用于根據以下公式解算得到第二時間的載體的水平角信息：

其中，所述表示傾角傳感器靜態敏感到的水平角的初始值，所述ω_y,x(T)表示三軸陀螺在T時刻的Y軸，X軸的旋轉角速度信息。

3.如權利要求1所述的用于測量載體姿態信息的礦用導航慣性測量系統，其特征在于，所述航向角解算模塊用于根據以下公式解算得到第二時間的載體的航向角信息：

其中，所述θ_h(t)表示根據三軸陀螺在第一時間敏感到的X軸和Y軸靜態旋轉角速度信息解算的航向角初始值，所述ω_z(T)表示三軸陀螺在T時刻Z軸輸出的旋轉角速度信息。

4.如權利要求1所述的用于測量載體姿態信息的礦用導航慣性測量系統，其特征在于：所述三軸陀螺為三軸一體陀螺或者三個單軸陀螺或者兩個撓性陀螺。

5.一種礦用導航慣性測量系統測量載體姿態信息的方法，包括以下步驟：

利用傾角傳感器在第一時間靜態敏感載體的水平角的初始值；

利用三軸陀螺在所述第一時間敏感載體的X軸、Y軸的旋轉角速度信息，以及敏感第一時間至第二時間段的載體的X軸、Y軸以及Z軸的旋轉角速度信息；

根據所述載體的水平角的初始值、第一時間至第二時間段的載體的X軸、Y軸的旋轉角速度信息進行解算，以解算出第二時間的載體的水平角信息；

根據三軸陀螺在第一時間敏感到的載體的X軸、Y軸的旋轉角速度信息解算航向角的初始值；

根據所述航向角的初始值以及三軸陀螺敏感到的第一時間至第二時間段的Z軸的旋轉角速度信息解算出第二時間的載體的航向角信息；

輸出載體的水平角信息以及航向角信息。

6.如權利要求5所述的礦用導航慣性測量系統測量載體姿態信息的方法，其特征在于：

在根據所述載體的水平角的初始值、第一時間至第二時間段X軸、Y軸的旋轉角速度信息解算第二時間的載體的水平角信息的步驟中，通過以下公式解算出水平角信息：

其中，所述表示傾角傳感器靜態敏感到的水平角的初始值，所述ω_y,x(T)表示三軸陀螺在T時刻的Y軸，X軸的旋轉角速度信息。

7.如權利要求5所述的礦用導航慣性測量系統測量載體姿態信息的方法，其特征在于：

在根據航向角的初始值、第一時間至第二時間段Z軸的旋轉角速度信息解算載體的航向角信息的步驟中，通過以下公式解算出航向角信息：

其中，所述θ_h(t)表示根據三軸陀螺在第一時間敏感到的X軸和Y軸靜態旋轉角速度信息解算的航向角初始值，所述ω_z(T)表示三軸陀螺在T時刻Z軸輸出的旋轉角速度信息。

8.如權利要求5所述的礦用導航慣性測量系統測量載體姿態信息的方法，其特征在于：所述三軸陀螺為三軸一體陀螺或者三個單軸陀螺或者兩個撓性陀螺。