[發明專利]一種低精度MEMS陀螺簡易在線測漂方法

有效

• 申請號: 201911145774.2
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110967037B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 國琳娜;高卓;程樹明;魏鶴怡
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0五研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 西安匠星互智知識產權代理有限公司 61291
• 代理人: 陳星

1.一種低精度MEMS陀螺簡易在線測漂方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟1：在具有高精度慣性測量組合時，跳轉至步驟2進行測漂，在不具有高精度慣性測量組合且允許使用靜基座時，跳轉至步驟7進行測漂；

步驟2：選擇光纖陀螺測量組合作為基準，目前光纖陀螺精度大多由于1°/h，足以滿足MEMS測漂陀螺要求；

步驟3：將高精度慣性測量組合與裝有MEMS慣性測量組合的載體固連，高精度慣性測量組合與MEMS慣性測量組合的各軸指向保持一致，高精度慣性測量組合與MEMS慣性測量組合的各軸的角度誤差不大于0.5°；

步驟4：同步采集高精度慣性測量組合與MEMS陀螺的輸出，高精度慣性測量組合輸出在載體坐標系x，y，z三個軸上的分量分別為Ω_x、Ω_y、Ω_z，MEMS陀螺輸出在載體坐標系x，y，z三個軸上的分量分別為ω_x、ω_y、ω_z；

步驟5：計算大于等于3min時間的MEMS陀螺輸出與高精度慣性測量組合輸出之差的平均值，即為陀螺漂移：

式中：是陀螺漂移，單位為rad/s；Ω_i(k)(i＝x,y,z)是k時刻高精度慣性測量組合的陀螺輸出，單位為rad/s；ω_i(k)(i＝x,y,z)是k時刻被測MEMS慣性測量組合的陀螺輸出，單位為rad/s；

步驟6：大于3min后，慣性導航系統轉導航，在導航解算中，采集陀螺輸出并按公式(2)扣除陀螺漂移，之后進入導航解算，得到補償后的陀螺輸出：

式中：ω_i′(k)(i＝x,y,z)是補償后的陀螺輸出，單位為rad/s；ω_jin(k)(j＝x,y,z)是MEMS慣性測量組合中陀螺輸出，單位為rad/s；是根據公式(1)計算出的陀螺漂移，單位為rad/s；

步驟7：確定試驗現場的緯度、大致北方向，緯度設定誤差不大于0.5°，指北誤差不大于5°；

步驟8：載體坐標系取前、上、右，將裝有MEMS慣性測量組合的載體靜止擺放，假設MEMS慣性測量組合縱軸與北向夾角為ψ；

步驟9：采集大于等于3min的MEMS慣性測量組合輸出，陀螺角速度在載體坐標系x，y，z三個軸上的分量記作ω_x、ω_y、ω_z，加速度計輸出經平滑處理后在載體坐標系x，y，z三個軸上的加速度計輸出記作a_x、a_y、a_z；

步驟10：計算大于等于3min之后的平均值，分別記作

步驟11：同時根據加速度計輸出a_x、a_y、a_z按公式(3)提取俯仰角θ和滾動角γ：

步驟12：按公式(4)計算導航系陀螺漂移：

式中：是陀螺在導航系n系中的漂移，單位為rad/s；ψ、θ、γ分別是航向角、俯仰角與滾動角，其中航向角取0°，俯仰角和滾動角由公式(3)計算得到；ω_ie為地球自傳角速度，為維度，是MEMS慣性測量組合在x,y,z三個軸陀螺輸出的平均值，單位為rad/s；

步驟13：按公式(5)計算載體坐標系陀螺漂移；

其中，是陀螺在機體坐標系b系中的漂移，單位為rad/s；

步驟14：大于3min后轉導航，在導航解算中，采集陀螺輸出并按式(6)扣除陀螺漂移，之后進入導航解算，完成靜基座下MEMS陀螺漂移的在線測漂補償；

式中：ω_i″(k)(i＝x,y,z)是靜基座下補償后的陀螺輸出，單位為rad/s；ω_jin(k)(j＝x,y,z)是MEMS慣性測量組合中陀螺輸出，單位為rad/s；是根據公式(5)計算出的陀螺漂移，單位為rad/s；

步驟15：根據不同應用背景，經過公式(6)補償完陀螺漂移后，載體在靜基座完成測漂轉入導航后，載體再開始運動，完成運動中導航。