[發明專利]一種船用羅經及其動態校準方法

在審

• 申請號: 202010789144.5
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111750846A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 費宇明;洪桂杰;張又文;車雙良;黃騰超
• 申請（專利權）人: 浙江大學德清先進技術與產業研究院
• 主分類號: G01C17/00
• 分類號: G01C17/00;G01C17/38
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種船用羅經及其動態校準方法，屬于海上運載體航向、姿態測量領域。本發明的船用羅經包括：一個光纖陀螺、兩個單軸傾角傳感器、兩個電子水泡。光纖陀螺實時測量航向角；單軸傾角傳感器實時測量俯仰角、橫滾角；電子水泡檢測運載體是否位于水平位置，并通過獲取運載體位于水平位置處，傾角傳感器產生的角度測量誤差，進行校準補償。本發明的船用羅經可為運載體提供航向、姿態信息，并采用電子水泡對傾角測量數據進行校準，提高了傾角傳感器姿態測量精確度，具有造價低、體積小、動態測角精度高的優勢。

技術領域

本發明涉及海上運載體航向、姿態測量領域，尤其涉及海上運載體工作在動態環境中的一種船用羅經及其動態校準的方法。

背景技術

羅經是提供方向基準的儀器，用于確定航向和觀測物標的方位，在海上運載體上應用廣泛，羅經的精度直接影響運載體的航向和安全。

目前常見船用羅經基于捷聯式慣導系統，采用三個光纖陀螺，通過不斷測量運載體的角速度，進而得到一定得時間間隔內運載體的姿態變化角和航向變化角度。然而由于海上運載體始終處于動態環境，長期工作中光纖陀螺漂移已成為誤差累積的主要因素，影響船用羅經航向、姿態信息的輸出精度。且船用羅經采用三個光纖陀螺，加工、裝配等要求很高，導致整體造價高昂，所以無法廣泛應用于小型運載體。

如何降低船用羅經生產成本的同時消除累計誤差，保證船用羅經航向、姿態信息的輸出精度，是亟待解決的技術問題。

發明內容

為了克服現有技術中船用羅經無法消除累計誤差，且由于成本造價高，無法廣泛應用于小型運載體的問題，本發明提供了一種船用羅經，通過采用兩個單軸傾角傳感器替代船用光纖陀螺羅經空間坐標系上X軸、Y軸的光纖陀螺提供航向、姿態信息，并采用電子水泡對其測量數據進行校準，以消除姿態測量中的累積誤差，在滿足精度要求的同時，具有造價低、體積小、動態測角精度高的優勢。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種船用羅經，包括X軸傾角測量裝置、Y軸傾角測量裝置和Z軸光纖陀螺，所述的X軸和Y軸上還分別設置有一個電子水泡；

所述的X軸傾角測量裝置、Y軸傾角測量裝置和Z軸光纖陀螺的信號輸出端通過接口電路分別輸出橫滾角、俯仰角和航向角信息，并且每當電子水泡處于水平位置時，由數據校準模塊對X軸傾角測量裝置、Y軸傾角測量裝置進行一次自動校準。X軸傾角測量裝置安裝在船用羅經本體中指向運載體前行方向的軸上，Y軸傾角測量裝置安裝在垂直于運載體前行方向的軸上，且X軸和Y軸均朝向水平方向。

作為本發明的優選，所述的X軸傾角測量裝置和Y軸傾角測量裝置為單軸傾角傳感器。X軸上的單軸傾角傳感器安裝在船用羅經本體中指向運載體前行方向的軸上，Y軸上的單軸傾角傳感器安裝在垂直于運載體前行方向的軸上，且X軸和Y軸均朝向水平方向。

作為本發明的優選，兩個單軸傾角傳感器集成為一個雙軸傾角傳感器。

作為本發明的優選，所述的X軸傾角測量裝置和Y軸傾角測量裝置采用MEMS陀螺。

作為本發明的優選，所述的電子水泡采用電阻式或者電感式。

本發明的另一目的在于提供一種上述船用羅經的動態校準方法，包括：

將所述的船用羅經安裝在運載體上，其中Z軸朝向運載體的航行方向，位于Z軸上的光纖陀螺通過接口電路輸出運載體的實時航向角信息；X軸和Y軸均朝向水平方向，分別用于測量運載體的橫滾角信息和俯仰角信息；