[發明專利]一種慣導穩定平臺及其標校、安裝方法

有效

• 申請號: 202011353271.7
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112611379B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 張炎;朱國璋;程品;陳勇軍;康凱
• 申請（專利權）人: 武漢華之洋科技有限公司
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C21/20;G01C25/00
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 孫艷敏

1.一種對慣導穩定平臺進行標校的方法，其特征在于：基座(1)上設置有安裝面(2)、內框(3)和外框(4)，所述安裝面(2)位于外框(4)內，所述安裝面(2)能夠隨外框(4)在水平方向轉動，所述安裝面(2)能夠隨內框(3)在豎直方向轉動，且所述內框(3)能夠隨外框(4)轉動，所述安裝面(2)上設置有負載(5)，所述慣導(6)固定在基座(1)上；

所述方法包括以下步驟：

慣導(6)的輸出為東北天坐標系n，東北天坐標系n與載體坐標系b的歐拉角旋轉關系為：將東北天坐標系n通過在Z軸方向偏航-ψ，偏航角的定義與Z軸的旋轉方向相反，在X軸俯仰θ，在Y軸方向橫滾γ至與載體坐標系b對齊；

負載坐標系w的X軸為外框(4)的旋轉軸，Y軸為內框(3)的旋轉軸，Z軸與X軸、Y軸滿足右手法則；

將東北天坐標系n系旋轉得到載體坐標系b的過程中，由旋轉矩陣的鏈式法則得到公式1：

如果在載體坐標系b系中有向量A_b，則它在東北天坐標系n中對應的坐標A_n為公式2：其中，

將公式2變形可得到公式3：利用旋轉矩陣是正交矩陣的性質，公式3可變換為公式4：進一步變形為導航中常用的公式5：其中，

是導航中常用的旋轉矩陣形式，和描述的是同一個旋轉過程，不過是b在n系中的投影，而是n系在b系中的投影，他們互為轉置；

由于載體坐標系b和負載坐標系w原點不重合，載體坐標系b需要先旋轉到與負載坐標系w同向的負載坐標系w’系，再平移才能與負載坐標系w完全重合；

但是穩定平臺的目的是使負載(5)保持水平，而平移不影響負載(5)的傾角，只需考慮大地坐標系n與負載坐標系w’之間的關系；

根據旋轉關系可得旋轉矩陣，即公式6：

其中即載體坐標系b到穩定平臺零位坐標系t的旋轉矩陣，與慣導(6)的安裝和平臺的零位有關系，為了得到簡單的解算關系需要將慣導(6)的軸系與平臺的軸系標定一致；

以x_b與外框(4)對應，y_b與內框(3)對應，繞外框(4)旋轉p，即繞y軸旋轉p；繞內框(3)旋轉q，即繞x軸旋轉q，對應的旋轉矩陣為公式11：

由公式11可知，當p＝-γ，q＝-θ時，后5個矩陣相乘結果為單位陣，即：

同樣在w'系中取向量A＝(1,0,0)^T和向量B＝(0,1,0)^T，在n系中取向量Z_n＝(0,0,1)^T，得到此時不管ψ為多少，都滿足公式12：

公式12中，

滿足公式12即滿足穩定平臺的要求，即當所述慣導(6)的橫滾軸與外框(4)對齊，慣導(6)的俯仰軸與內框(3)對齊時，控制外框(4)調節量為慣導(6)的橫滾的負值，內框(3)調節量為慣導(6)俯仰的負值時，可將負載調平。

2.一種基于權利要求1的標校方法的慣導穩定平臺，包括基座(1)，其特征在于：所述基座(1)上設置有安裝面(2)、內框(3)和外框(4)，所述安裝面(2)位于外框(4)內，所述安裝面(2)能夠隨外框(4)在水平方向轉動，所述安裝面(2)能夠隨內框(3)在豎直方向轉動，且所述內框(3)能夠隨外框(4)轉動，所述慣導(6)的橫滾軸與外框(4)對齊，慣導(6)的俯仰軸與內框(3)對齊；

所述安裝面(2)上設置有負載(5)，所述慣導(6)固定在基座(1)上，當基座存在擾動時，慣導(6)能夠檢測相應的角度變化并傳輸至電機控制器，電機控制器通過調節內框(3)、外框(4)的軸角進行補償，即可保持安裝面(2)的穩定。

3.一種權利要求2所述慣導穩定平臺的安裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

將慣導(6)的橫滾軸與外框(4)對齊，慣導(6)的俯仰軸與內框(3)對齊，具體方法為：調節用于固定外框(4)、內框(3)的螺絲孔的框量，使慣導(6)在旋轉過程中俯仰角的變化量趨于零，將慣導(6)固定，將外框(4)調至水平，再將內框(3)調至水平。

4.如權利要求3所述的一種慣導穩定平臺的安裝方法，其特征在于：將所述慣導(6)固定后，還包括以下步驟：確定轉臺的基準零位：

A、完成安裝后，記錄當前慣導(6)的角度；

B、控制外框(4)運動使外框(4)水平，此時外框(4)的角度為橫滾角的負值，可反推出外框(4)的零位；

C、控制內框(3)運動使內框(3)水平，此時內框(3)的角度為俯仰角的負值，再反推出內框(3)的零位。