[發明專利]一種航空重力測量裝置

有效

• 申請號: 202010010018.5
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111141285B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 熊盛青;周錫華;周能;姜作喜;羅鋒
• 申請（專利權）人: 中國自然資源航空物探遙感中心
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 肖叢

本發明公開了一種航空重力測量裝置，包括：慣性穩定平臺，以及與所述慣性穩定平臺固定連接的捷聯慣性導航系統；所述慣性穩定平臺用于為所述捷聯慣性導航系統提供水平基準；所述捷聯慣性導航系統用于在所述慣性穩定平臺提供的水平基準環境下進行重力測量。本發明提供的航空重力測量裝置，克服了現有的單一確定重力傳感器姿態方式存在的精度不足的缺陷，提升重力傳感器定姿精度，從而提高了航空重力測量精度。

技術領域

本發明是涉及航空技術領域，特別是涉及一種航空重力測量裝置。

背景技術

隨著差分全球定位系統(英文全稱：Differential Global Position System，英文縮寫：DGPS)技術的成熟和應用，航空重力測量系統技術得到快速發展，慣 性穩定平臺式和捷聯慣導式兩種類型的航空重力儀也隨之得到迅速發展。

雙軸慣性穩定平臺式航空重力儀是世界上使用最早的動態重力儀，主要 由雙軸慣性穩定平臺和專用的彈簧式重力傳感器組成。這類重力儀為了保持 重力傳感器的垂向指向，通常將重力傳感器組件安裝在雙軸慣性穩定平臺上， 由雙軸慣性穩定平臺提供水平基準而保持重力傳感器的垂向。采用加速度計 和陀螺儀組成的雙軸反饋伺服環路實現穩定平臺水平跟蹤與姿態穩定，但是 這種穩定平臺方式水平跟蹤精度難以達到高精度航空重力測量對姿態穩定的 要求，不能完全消除水平加速度對航空重力儀輸出結果的偶合影響，成為這 一類航空重力測量精度和分辨率提高的主要障礙。

捷聯慣導式航空重力儀是直接將三軸相互正交的加速度計和陀螺儀組合 固定于載體上，測量載體坐標系下三個方向的加速度(比力)和當地地理坐標系 下的加速度計姿態角，通過坐標轉換和各項改正解算出當地地理坐標系的東 向、北向和垂向的重力值。捷聯慣導式航空重力儀結構簡單、體積小，還可 以進行航空矢量重力測量。但由于慣性元件直接裝在載體上，工作環境惡劣， 對元件要求很高；同時，由于加速度計輸出的加速度分量是沿載體坐標的軸 系，在無穩定平臺的情況下，坐標軸系是隨載體角運動而變化，加速度分量 變化大且難測準，陀螺儀精度要求高，各種誤差積累導致導航解算復雜，難 以獲得高精度的比力值及其姿態角，導致捷聯慣導式航空重力儀的測量精度 難于達到較高的水平。

基于此，本申請的發明人發現，目前這類航空重力儀，在高度機動測量 引起的各種大擾動誤差情況下，通過單一的慣性穩定平臺或捷聯慣性導航的 定姿方式，無法達到高精度航空重力測量的要求。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解， 而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員 所公知的現有技術。

發明內容

為解決上述問題，本發明實施例的目的在于提供一種航空重力測量裝置。

為實現上述目的，本發明提供了一種航空重力測量裝置，包括：慣性穩 定平臺，以及與所述慣性穩定平臺固定連接的捷聯慣性導航系統；所述慣性 穩定平臺用于為所述捷聯慣性導航系統提供水平基準；所述捷聯慣性導航系 統用于在所述慣性穩定平臺提供的水平基準環境下進行重力測量。

在一優選的實施方式中，所述航空重力測量裝置設置有軸系，所述慣性 穩定平臺包括平臺臺體，所述慣性穩定平臺包括安裝在所述平臺臺體上的兩 組相互正交的第一慣性組件，所述第一慣性組件中包括第一加速度計以及第 一陀螺儀，其中，每一組第一慣性組件中的第一加速度計和第一陀螺儀的敏 感軸與軸系的一個水平坐標軸平行，且每一組內的第一加速度計和第一陀螺 儀的敏感軸方向一致。

在一優選的實施方式中，所述捷聯慣性導航系統包括三組相互正交的第 二慣性組件，所述第二慣性組件包括第二加速度計以及第二陀螺儀，其中， 每一組第二慣性組件中的第二加速度計以及第二陀螺儀的敏感軸與軸系的一 個坐標軸平行，且每一組內的第二加速度計和第二陀螺儀的敏感軸方向一致。

在一優選的實施方式中，所述航空重力測量裝置的軸系具有相互正交的 兩個水平坐標軸x軸、y軸，以及垂向坐標軸z軸。