[發明專利]一種基于陀螺尋北儀的連續尋北方位更新方法和系統

有效

• 申請號: 202011236669.2
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112539743B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 彭闖;劉建;許友哲
• 申請（專利權）人: 北京電子工程總體研究所
• 主分類號: G01C17/00
• 分類號: G01C17/00;G01C21/16
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開一種基于陀螺儀尋北儀的連續尋北方位更新方法和系統，所述方法具體包括：S101：利用尋北儀進行第n次尋北，獲取多方位測量數據和慣組角位置數據，所述尋北儀對所述多方位測量數據方位解算，獲得第n次尋北的方位和姿態數據；S102：主控上位機將所述第n次尋北的所述方位和姿態數據作為第n+1次姿態更新解算的初值；S103：所述主控上位機將所述初值發送給所述尋北儀以進行第n+1次尋北，直到尋北時長大于等于預定時長時終止尋北，其中n為自然數。

技術領域

本發明涉及陀螺尋北儀的尋北方法，特別是一種基于陀螺尋北儀的連續尋北方位更新方法和系統。

背景技術

激光陀螺尋北儀是慣性技術的重要應用成果之一，通過高精度的激光陀螺敏感地球自轉角速度在載體坐標系的分量來確定北向，能夠全天候、可靠地工作，不受外部環境如地球磁場、地形、氣候等影響，且可以在沒有任何外部方位信息的情況下實現自主尋北功能，測出尋北系統在當地位置與真北方向的夾角。

連續尋北是實現尋北儀長時間工作值班，保持數據更新的有效方法，其核心是在第一次尋北結束后，利用高精度激光陀螺短時間高精度導航的特性進行姿態更新，實時輸出當前真北方位，在兩次尋北有效時間節點間也能夠保持真北方位輸出，達到尋北儀實時更新系統北向方位的目的。

目前的尋北方法普遍為采用多位置尋北方法，并結合相應誤差補償方法，以抵消陀螺常值零偏和隨機漂移對尋北精度的影響。這種方法需要在上位機或嵌入式控制板的控制下操縱電機帶動轉位機構，慣性測量單元以恒定角速度連續旋轉，通過連續旋轉周期性改變姿態矩陣使系統緩慢變化的誤差在轉動周期內均值盡量接近零。這類方法可減少系統誤差累加、提高系統對準可觀測度，但也帶來尋北過程準備時間的加長。

鑒于傳統的慣性高精度尋北方法需要較長的準備時間，傳統尋北方法已無法滿足時空基準系統對于快速性的需求。為進一步提升高精度激光陀螺尋北儀的使用效率，需要對尋北方位更新方法進行優化，尋找兼顧快速性與高精度的時空基準解決方案。

發明內容

為解決上述問題至少之一，本發明提供一種基于陀螺尋北儀的連續尋北方法和系統，

一方面，本發明公開了一種基于陀螺尋北儀的連續尋北方法，包括

尋北儀包括：導航計算機、慣性測量單元、嵌入式驅動板和電機及轉位機構；

主控上位機用于控制所述尋北儀；

所述方法包括：

S101：利用尋北儀進行第n次尋北，獲取多方位測量數據和慣組角位置數據，利用所述慣組角位置數據獲得所述慣性測量單元相對于尋北儀坐標系的姿態矩陣，所述尋北儀對所述多方位測量數據進行方位解算，獲得第n次尋北的方位和姿態數據；

S102：主控上位機將所述第n次尋北的所述方位和姿態數據作為第n+1次姿態更新解算的初值；

S103：所述主控上位機將所述初值發送給所述尋北儀以進行第n+1次尋北，直到尋北時長大于等于預定時長時終止尋北，其中n為自然數。

所述第n次尋北具體包括：

所述主控上位機發送尋北轉位指令；

所述嵌入式驅動板根據所述尋北轉位指令控制所述電機及轉位機構進行轉位；

所述電機和轉位機構帶動所述慣性測量單元轉動到預定角位置并獲取慣組角位置數據；

所述慣性測量單元將不同角位置的測量數據發送至所述導航計算機；

所述導航計算機根據所述測量數據進行尋北實時解算，獲得方位和姿態數據并發送至主控上位機，所述導航計算機接收所述慣組角位置數據，利用所述慣組角位置數據獲得所述慣性測量單元相對于尋北儀坐標系的姿態矩陣，并利用所述姿態矩陣對所述慣性測量單元數據反解。