[發明專利]一種任意四位置單陀螺尋北方法

有效

• 申請號: 202011550057.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112729264B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 蘆佳振;趙雪松;郭昱良;于振華;韓松來
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01C17/00
• 分類號: G01C17/00;G01C21/18
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

本發明公開一種任意四位置單陀螺尋北方法，包括以下步驟：安裝慣性器件；獲取慣性器件中陀螺儀和加速計在初始位置的靜態數據；陀螺儀和加速計同步轉動一定角度，獲取慣性器件在該位置的靜態數據；陀螺儀和加速計繼續同步轉動一定角度，獲取慣性器件在該位置的靜態數據；陀螺儀和加速計再次同步轉動一定角度，獲取慣性器件在該位置的靜態數據；將上述獲取的陀螺輸出均值和加速度計輸出均值代入獨特的方位角求解公式中求解出方位角。應用本發明的方法，效果是：本發明因減少轉動位置和敏感元件數量的約束，能解決傳統四位置方案中必須相差固定或者對稱位置進行數據測量的問題；本發明具有操作方便且可靠性強的特點，應用領域廣泛。

技術領域

本發明涉及慣性技術領域，特別是涉及一種任意四位置單陀螺尋北方法。

背景技術

陀螺尋北儀是一種能在靜態下全天候自動指示方位的高精度慣性儀表，在軍事和民用部門都有廣闊的應用前景。

陀螺尋北儀主要功能是為載體提供姿態和方位基準，當前大部分尋北儀均采用光纖陀螺和加速度計作為主要敏感元件實現尋北。

現有技術中，基于轉位的尋北方案有二位置、四位置、多位置和連續旋轉法，這些傳統方法存在以下缺陷：部分尋北方法要求固定位置測量，如傳統四位置的轉動正交90°，Ψ型方案中轉動45°，二位置方案中兩陀螺夾角90°且轉動180°；部分尋北方法對電機恒速控制有著很高要求(連續旋轉法)，具有很強的條件約束。

因此，提出一種操作方便、約束條件少且尋北可靠性強的方法具有重要意義。

發明內容

本發明提供一種任意四位置單陀螺尋北方法，既因減少轉動位置和敏感元件數量的約束而解決傳統四位置方案中必須相差固定或者對稱位置進行數據測量的問題，又具有操作方便且可靠性強的特點，可廣泛應用于軍用導彈火炮等武器系統的準確定向、礦井工程及貫通測量需要準確方位基準等領域。具體技術方案如下：

一種任意四位置單陀螺尋北方法，包括以下步驟：

第一步、安裝慣性器件，慣性器件包含陀螺儀和加速計；

第二步、獲取慣性器件中陀螺儀和加速計在初始位置的靜態數據，得到陀螺輸出均值ω_x¹和加速度計輸出均值

第三步、陀螺儀和加速計同步轉動角度μ₁，獲取慣性器件中陀螺儀和加速計在該位置的靜態數據，得到陀螺輸出均值ω_x²和加速度計輸出均值

第四步、陀螺儀和加速計同步轉動角度μ₂，獲取慣性器件中陀螺儀和加速計在該位置的靜態數據，得到陀螺輸出均值ω_x³和加速度計輸出均值

第五步、陀螺儀和加速計同步轉動角度μ₃，獲取慣性器件中陀螺儀和加速計在該位置的靜態數據，得到陀螺輸出均值ω_x⁴和加速度計輸出均值ω_x⁴；

第六步、將第二步至第五步獲取的陀螺輸出均值和加速度計輸出均值代入表達式1)中求解出方位角α：

其中：A＝ω_nor[(1-cos μ₁)cosθ-sin μ₁ sin θ sinγ]；

B＝ω_nor sin μ₁ cosγ；C＝ω_u[(cos μ₁-1)sin θ-sin μ₁ cos θ sin γ]；