专利名称：一种延长惯性测量组合使用期限的方法
技术领域：
本发明涉及一种延长使用期限的方法，特别是一种延长惯性测量组合使用期限的方法。
背景技术：
陀螺是惯性测量组合的关键件和易损件，目前机械陀螺的使用寿命只有几百小时，而惯性测量组合中其他的部件使用寿命远远超过几百小时，陀螺故障后惯性测量组合就需要更换，几百个小时过后就需要将惯性测量组合从其安装平台载体上拆卸下来，运回试验室更换陀螺。同时，如果陀螺长期加电，陀螺漂移将会是惯性测量组合导航精度的主要误差源。目前，为了延长惯性测量组合的使用寿命通常采用断电、减少惯性测量组合工作时间的方式进行。这种方式会给实际使用带来很多不便。
发明内容
本发明目的在于提供一种延长惯性测量组合使用期限的方法，解决由于陀螺的寿命限制惯性测量组合使用期限及陀螺漂移影响惯性测量组合导航精度的问题。一种延长惯性测量组合使用期限的方法的具体步骤为第一步搭建航位推算系统
航位推算系统，包括惯性测量组合、陀螺加电触发按钮和里程计，其中，惯性测量组合，包括控制计算机、陀螺、加速度计、陀螺控制电路、导航运算模块。导航运算模块的功能为通过陀螺和加速度计的数据解算出惯性测量组合的航向和姿态，在此基础上以里程计数据作为主要信息进行位置推算；陀螺和加速度计的数据接口分别与导航运算模块的数据接口相连，陀螺的控制接口与陀螺控制电路的对外控制端相连，控制计算机的数据接口与导航运算模块的数据接口连接，陀螺加电触发按钮与陀螺控制电路控制接口连接，里程计与惯性测量组合的里程计接口连接。第二步启动惯性测量组合
惯性测量组合加电后，进行初始对准。惯性测量组合利用地球自转角速度和重力加速度作为参考量，通过读取陀螺和加速度计的数据进行初始对准计算，确定惯性测量组合的初始姿态矩阵，包括航向角、俯仰角和横滚角。第三步惯性测量组合进行导航
惯性测量组合初始对准后，惯性测量组合进入导航状态。在导航过程中，航位推算系统输出载体的航向、姿态和位置。第四步惯性测量组合判断载体状态
惯性测量组合导航过程中，导航运算模块在导航的同时不断对里程计、陀螺和加速度计的数据进行处理。导航运算模块通过检测陀螺、加速度计及里程计的数据确定载体是否静止，如果载体静止，控制计算机通过内部电路给陀螺控制电路发送断电命令。若运动则保持导航状态不变。第五步控制计算机给陀螺断电
陀螺控制电路收到控制计算机的断电命令，控制计算机连续采集30s 60s的陀螺原始数据，陀螺控制电路给陀螺断电并对断电后的陀螺进行保护。控制计算机将连续采集到的陀螺原始数据进行平均，作为陀螺断电后航位推算的陀螺原始数据使用。第六步控制计算机判断载体状态
陀螺断电后，导航运算模块读取加速度计的数据进行姿态的计算，导航计算时所用到的陀螺数据依然采用陀螺断电前的平均值。导航运算模块通过检测加速度计及里程计的数据确定载体是否运动，若载体运动则通过陀螺控制电路给陀螺加电。此时惯性测量组合处于导航状态。将陀螺的数据处理后，直接作为航位推算的原始数据进行导航。若没有运动，导航计算时所用到的陀螺数据依然采用陀螺断电前的平均值。第七步加速度计进行常值漂移测试
载体在静止情况下速度为零，通过姿态和速度作为卡尔曼滤波的观测量对加速度计的常值漂移进行测试和补偿。第八步控制计算机给陀螺加电
若载体启动提前按下陀螺加电触发按钮。陀螺控制电路收到陀螺加电命令后，启动陀螺并读取陀螺数据进行航位推算。经过以上步骤完成延长惯性测量组合使用期限。本方法在惯性测量组合正常使用的情况下，通过合理利用工作间隙避免陀螺长期使用，对陀螺进行断电处理，有效的解决了由于陀螺的寿命限制惯性测量组合使用期限及陀螺漂移影响惯性测量组合导航精度的问题。
具体实施例方式一种延长惯性测量组合使用期限的方法的具体步骤为第一步搭建航位推算系统
航位推算系统，包括惯性测量组合、陀螺加电触发按钮和里程计，其中，惯性测量组合，包括控制计算机、陀螺、加速度计、陀螺控制电路、导航运算模块。导航运算模块的功能为通过陀螺和加速度计的数据解算出惯性测量组合的航向和姿态，在此基础上以里程计数据作为主要信息进行位置推算；陀螺和加速度计的数据接口分别与导航运算模块的数据接口相连，陀螺的控制接口与陀螺控制电路的对外控制端相连，控制计算机的数据接口与导航运算模块的数据接口连接，陀螺加电触发按钮与陀螺控制电路控制接口连接，里程计与惯性测量组合的里程计接口连接。第二步启动惯性测量组合
惯性测量组合加电后，进行初始对准。惯性测量组合利用地球自转角速度和重力加速度作为参考量，通过读取陀螺和加速度计的数据进行初始对准计算，确定惯性测量组合的初始姿态矩阵，包括航向角、俯仰角和横滚角。第三步惯性测量组合进行导航
惯性测量组合初始对准后，惯性测量组合进入导航状态。在导航过程中，航位推算系统输出载体的航向、姿态和位置。第四步惯性测量组合判断载体状态
惯性测量组合导航过程中，导航运算模块在导航的同时不断对里程计、陀螺和加速度计的数据进行处理。导航运算模块通过检测陀螺、加速度计及里程计的数据确定载体是否静止，载体静止时，控制计算机通过内部电路给陀螺控制电路发送断电命令。第五步控制计算机给陀螺断电
陀螺控制电路收到控制计算机的断电命令，控制计算机连续采集30s的陀螺原始数据，陀螺控制电路给陀螺断电并对断电后的陀螺进行保护。控制计算机将连续采集到的陀螺原始数据进行平均，作为陀螺断电后航位推算的陀螺原始数据使用。第六步控制计算机判断载体状态
陀螺断电后，导航运算模块读取加速度计的数据进行姿态的计算，导航计算时所用到的陀螺数据依然采用陀螺断电前的平均值。导航运算模块通过检测加速度计及里程计的数据确定载体是否运动，载体运动则通过陀螺控制电路给陀螺加电。此时惯性测量组合处于导航状态。将陀螺的数据处理后，直接作为航位推算的原始数据进行导航。第七步加速度计进行常值漂移测试
载体在静止情况下速度为零，通过姿态和速度作为卡尔曼滤波的观测量对加速度计的常值漂移进行测试和补偿。第八步控制计算机给陀螺加电
载体启动提前按下陀螺加电触发按钮。陀螺控制电路收到陀螺加电命令后，启动陀螺并读取陀螺数据进行航位推算。经过以上步骤完成延长惯性测量组合使用期限。
权利要求
1. 一种延长惯性测量组合使用期限的方法，其特征在于本方法的具体步骤为第一步搭建航位推算系统航位推算系统，包括惯性测量组合、陀螺加电触发按钮和里程计，其中，惯性测量组合，包括控制计算机、陀螺、加速度计、陀螺控制电路、导航运算模块；导航运算模块的功能为通过陀螺和加速度计的数据解算出惯性测量组合的航向和姿态，在此基础上以里程计数据作为主要信息进行位置推算；陀螺和加速度计的数据接口分别与导航运算模块的数据接口相连，陀螺的控制接口与陀螺控制电路的对外控制端相连，控制计算机的数据接口与导航运算模块的数据接口连接，陀螺加电触发按钮与陀螺控制电路控制接口连接，里程计与惯性测量组合的里程计接口连接；第二步启动惯性测量组合惯性测量组合加电后，进行初始对准；惯性测量组合利用地球自转角速度和重力加速度作为参考量，通过读取陀螺和加速度计的数据进行初始对准计算，确定惯性测量组合的初始姿态矩阵，包括航向角、俯仰角和横滚角；第三步惯性测量组合进行导航惯性测量组合初始对准后，惯性测量组合进入导航状态；在导航过程中，航位推算系统输出载体的航向、姿态和位置；第四步惯性测量组合判断载体状态惯性测量组合导航过程中，导航运算模块在导航的同时不断对里程计、陀螺和加速度计的数据进行处理；导航运算模块通过检测陀螺、加速度计及里程计的数据确定载体是否静止，如果载体静止，控制计算机通过内部电路给陀螺控制电路发送断电命令；若运动则保持导航状态不变；第五步控制计算机给陀螺断电陀螺控制电路收到控制计算机的断电命令，控制计算机连续采集30s 60s的陀螺原始数据，陀螺控制电路给陀螺断电并对断电后的陀螺进行保护；控制计算机将连续采集到的陀螺原始数据进行平均，作为陀螺断电后航位推算的陀螺原始数据使用；第六步控制计算机判断载体状态陀螺断电后，导航运算模块读取加速度计的数据进行姿态的计算，导航计算时所用到的陀螺数据依然采用陀螺断电前的平均值；导航运算模块通过检测加速度计及里程计的数据确定载体是否运动，若载体运动则通过陀螺控制电路给陀螺加电；此时惯性测量组合处于导航状态；将陀螺的数据处理后，直接作为航位推算的原始数据进行导航；若没有运动，导航计算时所用到的陀螺数据依然采用陀螺断电前的平均值；第七步加速度计进行常值漂移测试载体在静止情况下速度为零，通过姿态和速度作为卡尔曼滤波的观测量对加速度计的常值漂移进行测试和补偿；第八步控制计算机给陀螺加电若载体启动提前按下陀螺加电触发按钮；陀螺控制电路收到陀螺加电命令后，启动陀螺并读取陀螺数据进行航位推算；经过以上步骤完成延长惯性测量组合使用期限。
全文摘要
本发明公开了一种延长惯性测量组合使用期限的方法。本方法在静止状态下保存30s～60s的陀螺原始数据，使用陀螺控制电路让陀螺不工作，通过陀螺前期保存的数据与加速度计的数据共同进行导航运算。在动态状态下，陀螺控制电路触发陀螺工作，通过陀螺适时数据与加速度计的数据共同进行导航运算。本方法即通过陀螺的阶段性使用，延长惯性测量组合的使用寿命同时避免了陀螺漂移引起的导航误差。操作简便，给实际使用带来很多方便。
文档编号G01C21/16GK102564421SQ20121002812
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者叶航, 李梅, 葛晓飞 申请人:北京机械设备研究所