[發明專利]一種MEMS等效單軸旋轉慣導的傳遞對準方法

有效

• 申請號: 201610084990.0
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN105674988B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 楊金顯;張穎;李冰鋒;喬美英;陶慧;郝海明;徐功平;楊闖;蔣志濤
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

利用載體的機動，如飛機、艦船等載體的機動能力來實現旋轉運動，構造等效旋單軸旋轉調制來降低誤差。而在實際中彈不能一直隨載體運動，總得會投射出去的時候，這時候在自主飛行期間就不能調制系統的誤差了，需要在自主運動期間需要誤差補償，尤其姿態誤差。因此設計一種姿態傳遞對準誤差估計方法：在航向機動過程中調制誤差，在直線運動過程中估計誤差，由于在調制過程會把誤差大部分調制補償掉，再在直線運動過程利用主慣導提供的姿態參數進行估計子慣導姿態誤差，進一步形成補償參數來補償子慣導。如果載體無主慣導或發生故障也可誤差估計，同時對旋轉軸上的誤差也進行了估計。最后根據估計結果對子慣導系統進行校正。

技術領域

本發明涉及旋轉慣性導航領域，特別是等效旋轉慣導的傳遞對準姿態誤差估計方法。

技術背景

隨著MEMS慣性技術的發展，以其低成本、小體積，集成化、低功耗，抗高沖擊，又可大批量生產的優勢，成為各種導航系統的首選。通過慣性組件(IMU)繞旋轉軸做有規律的旋轉來調制慣性器件的低頻誤差，這種旋轉調制技術已經成為國外提高慣性導航精度的關鍵技術之一，在不使用外部信息的條件下，自動補償陀螺漂移和加速度計常值及慢變誤差引起的系統誤差，同時也能消除刻度系數誤差和安裝誤差的影響，這是提高MEMS慣性測量系統精度的一種有效途徑。

使用MEMS慣性測量系統的武器一般需要初始對準，特別對動態載體來說，需要傳遞對準，像飛行器、艦船和裝甲車輛等載體，對戰術武器來說工作時間及短，因此需要較高的對準精度高，尤其姿態精度，因為速度和位置精度可由衛星導航信號來修正，而姿態精度主要由MEMS陀螺儀的精度來確定，所以在對準過程中應能夠對慣性器件誤差估計并補償，這對低精度的慣導是致關重要的，因此如何在有效的工作時間內提高導航精度關鍵在于提高初始對準精度和器件誤差估計。

由于戰術武器本身體積小和能量有限等特點，因此其導航系統就得要求體積小、成本低、功耗低和抗沖擊力強等要求，如果引入旋轉機構實現旋轉慣導，就得需要精密電機、驅動電路和電源等，這些都很難滿足戰術制導武器的要求。

由于戰術武器一般依附在其他載體上，如導彈、炸彈要掛在或內埋在載機上，艦船上的武器也是安裝船的某個部位，要和船一起運動。

實際的武器系統一旦發射，就離開了載體，如飛機空投制導彈藥，艦船上發射武器，這個時候就不能對武器本身來做旋轉運動，也即是自主運動期間不能構造旋轉慣導進行旋轉調制誤差。

為了能夠在戰術武器的制導系統也能實現旋轉調制來提高系統的導航精度，不能夠以慣導的自身旋轉實現旋轉慣導，那就借助外部運動來實現等效旋轉慣導。

因此充分利用運載體的機動，如飛機、艦船和車輛等載體的機動能力來實現等效旋轉，在機動期間進行傳遞對準，也即是等效旋轉的慣導系統的傳遞對準。

在傳遞對準中我們不考慮速度誤差，因為衛星信號校正，精度較高，主要為對準過程中姿態誤差角估計；傳遞對準的中姿態誤差角估計過程是利用主、子慣導系統姿態參數的差值作為觀測量對主、子慣導系統間的姿態誤差角及慣性元件誤差進行估計的過程，并根據估計結果對子慣導系統進行校正，從而達到提高子慣導導航精度的目的。

發明內容

采用MEMS慣性測量系統的制導武器來說工作時間短，需要較高的對準精度，尤其姿態精度，同時能夠在對準過程中對慣性器件誤差估計并補償，提高在有效工作時間內的導航精度。

利用載體的航向機動來實現旋轉運動，而俯仰和滾轉機動就會受到很大限制，如飛機和艦船很難實現“翻跟頭”和“打滾”運動，在兩個軸向上無法實現旋轉調制。

對載機、艦船和車輛等載體來說很容易實現航向機動，因此借助載體航向機動實現旋轉運動，來調制制導武器慣導系統器件的誤差，進而減小系統誤差。

在航向機動期間進行傳遞對準和慣性器件誤差估計及補償。