[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)式半捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)誤差抑制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611179449.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN106840195B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李杰;張樨;張曉明;申沖;馬喜宏;車曉蕊;鄒姍蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;王勇

1.一種旋轉(zhuǎn)式半捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)誤差抑制方法，其特征在于：該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟S1：定義半捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系為測(cè)量坐標(biāo)系，簡(jiǎn)稱b'系；定義彈體坐標(biāo)系為載體坐標(biāo)系，簡(jiǎn)稱b系；定義當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系為導(dǎo)航坐標(biāo)系，簡(jiǎn)稱n系；定義IMU坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于系統(tǒng)中的IMU的幾何中心，該坐標(biāo)系的三個(gè)敏感軸分別指向IMU的三個(gè)敏感軸方向，該坐標(biāo)系簡(jiǎn)稱s系；假設(shè)在初始時(shí)刻，s系、b系、b'系重合；

步驟S2：通過(guò)系統(tǒng)中的大量程MEMS陀螺儀實(shí)時(shí)測(cè)得彈體的轉(zhuǎn)速信息，并將彈體的轉(zhuǎn)速信息發(fā)送至系統(tǒng)中的控制電路；控制電路根據(jù)彈體轉(zhuǎn)速信息控制系統(tǒng)中的伺服電機(jī)以一定的角速率反向旋轉(zhuǎn)，由此使得IMU相對(duì)慣性坐標(biāo)系處于微旋狀態(tài)；

步驟S3：通過(guò)系統(tǒng)中的光電編碼器實(shí)時(shí)測(cè)得軸向上彈體的旋轉(zhuǎn)角度與IMU的微旋角度之差Δγ_bb'，然后根據(jù)Δγ_bb'得到b'系到b系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣具體表示為：

步驟S4：根據(jù)得到b'系到n系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣具體表示為：

式(2)中：表示b系到n系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣；ψ、θ、γ分別表示b系相對(duì)n系的偏航角、俯仰角、滾轉(zhuǎn)角；

步驟S5：通過(guò)IMU實(shí)時(shí)敏感到b'系相對(duì)于n系的角速率并通過(guò)系統(tǒng)中的導(dǎo)電滑環(huán)將發(fā)送至控制電路，由此得到b'系到n系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣具體表示為：

步驟S6：控制電路通過(guò)伺服電機(jī)控制IMU繞滾轉(zhuǎn)軸先以角速率ω₊正向旋轉(zhuǎn)，再以角速率ω_-反向旋轉(zhuǎn)，由此得到：

當(dāng)IMU以角速率ω₊正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，s系到b'系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣為：

當(dāng)IMU以角速率ω₊正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，s系到b系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣為：

當(dāng)IMU以角速率ω₊正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在b系下，MEMS陀螺儀的常值漂移被調(diào)制為：

當(dāng)IMU以角速率ω₊正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在n系下，MEMS陀螺儀的常值漂移被調(diào)制為：

同理得到：當(dāng)IMU以角速率ω_-反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在n系下，MEMS陀螺儀的常值漂移被調(diào)制為：

步驟S7：將式(3)分別代入式(7)和式(8)中，由此得到：

當(dāng)IMU以角速率ω₊正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在n系下，MEMS陀螺儀的常值漂移被調(diào)制為：

當(dāng)IMU以角速率ω_-反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在n系下，MEMS陀螺儀的常值漂移被調(diào)制為：

步驟S8：控制電路通過(guò)伺服電機(jī)控制IMU繞滾轉(zhuǎn)軸以角速率正向旋轉(zhuǎn)360°，由此得到：

在n系下，MEMS陀螺儀的常值漂移引起的姿態(tài)角誤差為：

式(11)中：T表示IMU以角速率正向旋轉(zhuǎn)360°所用的時(shí)間；

控制電路通過(guò)伺服電機(jī)控制IMU繞滾轉(zhuǎn)軸以角速率反向旋轉(zhuǎn)360°，由此得到：

在n系下，MEMS陀螺儀的常值漂移引起的姿態(tài)角誤差為：

式(12)中：T表示IMU以角速率反向旋轉(zhuǎn)360°所用的時(shí)間；

式(11)-(12)中：和均表示旋轉(zhuǎn)調(diào)制角速率；和大小相等、方向相反；

步驟S9：根據(jù)式(1)-(12)得到：在一個(gè)完整的正反轉(zhuǎn)周期T'內(nèi)，在n系下，MEMS陀螺儀的常值漂移引起的姿態(tài)角誤差為：

式(13)中：T'＝2T。