一种单轴旋转惯导系统惯性器件误差补偿方法
【专利摘要】本发明涉及能够消除旋转轴上惯性器件的误差一种单轴旋转惯导系统惯性器件误差补偿方法。将惯性器件固联至旋转机构，惯性器件的y轴与天向重合；旋转机构带动惯性器件以角速度ωy绕y轴进行正反转停运动，惯性器件采用四个转停次序为一个周期的旋转方式；惯导系统中与旋转轴垂直的惯性器件误差通过读取三个轴正半轴的惯性器件输出值和解算被调制成正余弦变化的信号，从而在导航解算中消除x轴、z轴的器件误差；y轴上的器件误差通过读取旋转轴正负半轴上的惯性器件数据和解算被平均掉。从而达到将惯导系统所有器件误差全部调制掉的目的。本发明增加了一组陀螺和加速度计，提高了系统的冗余性和可靠性。
【专利说明】一种单轴旋转惯导系统惯性器件误差补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明属于惯性导航系统消除惯性器件误差方法中的单轴旋转调制技术，特别涉及能够消除旋转轴上惯性器件的误差的一种单轴旋转惯导系统惯性器件误差补偿方法。
【背景技术】
[0002]捷联惯导系统基于能够连续输出载体速度、姿态、位置信息的全自主导航系统被广泛应用于航空、航天、航海等领域。其主要是利用陀螺仪和加速度计测量载体的角运动和线运动信息，经过导航解算后得到导航信息。然而，由于惯性组件输出值与测量值总是存在一定常值偏差，导致系统解算定位误差随导航时间的增长而逐渐发散，影响导航精度，制约了捷联惯导系统的长时间导航能力。为了提高系统定位精度，一方面可以提高惯性元件精度，但是受到加工水平的制约，难度很大；另一方面就是采用算法上的提高来抑制误差，自动抵消惯性器件的误差对精度的影响。
[0003]旋转调制技术作为一种误差抑制技术，主要是通过旋转机构带动惯性器件组件按照既定方案旋转，使得惯性组件常值偏差沿导航系统投影呈周期振荡形式，一个旋转周期内积分结果为零，进而抵消惯性器件常值输出误差对定位误差的影响以提高系统的精度。旋转调制技术的本质就是改变陀螺敏感轴方向，使依附于陀螺敏感轴上的误差方向在导航系中改变，使不同方向上的等效器件引起的系统导航误差相互抵消，从而提高导航精度。
[0004]单轴旋转调制技术是通过沿单一轴转动不同位置来消除惯性器件误差的方法，但是此方法只能消除非旋转轴方向上的器件误差，目前在核心期刊与专利查询中均未发现能同时消除旋转轴上惯性器件误差的方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供具有高精度、高冗余性的一种单轴旋转惯导系统惯性器件误差补偿方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:[0007]—种单轴旋转惯导系统惯性器件误差补偿方法，包括以下几个步骤:
[0008]步骤一:将惯性器件固联至旋转机构，惯性器件的y轴与天向重合；
[0009]步骤二:旋转机构带动惯性器件以角速度绕y轴进行正反转停运动；
[0010]惯性器件的一个周期的四个转停次序为:
[0011]Xs, Zs代表惯性坐标系水平轴，A1, A2, B2表示四个停留位置，其中ApA2位置重合、位于Xs的正半轴，B1, B2位置重合、位于Xs的负半轴，
[0012]次序1，惯导系统从位置A1出发顺时针转动180°，到达位置B1，停位时间长为t，
[0013]次序2，惯导系统从位置B1出发逆时针转动180°，到达位置A2，停位时间长为t，
[0014]次序3，惯导系统从位置A2出发逆时针转动180°，到达位置B2，停位时间长为t，
[0015]次序4，惯导系统从位置B2出发顺时针转动180°，到达位置A1，停位时间长为t ；
[0016]步骤三:读取X轴陀螺输出值、X轴加速度计输出值？^、y轴正半轴陀螺输出值ω 、y轴正半轴加速度输出值7、、z轴陀螺输出值、z轴加速度计输出值J2、y
轴负半轴陀螺输出值、y轴负半轴加速度计输出值/
[0017]惯性器件误差为:
【权利要求】
1.一种单轴旋转惯导系统惯性器件误差补偿方法，其特征在于，包括以下几个步骤: 步骤一:将惯性器件固联至旋转机构，惯性器件的I轴与天向重合； 步骤二:旋转机构带动惯性器件以角速度Oy绕7轴进行正反转停运动； 惯性器件的一个周期的四个转停次序为: xs、zs代表惯性坐标系水平轴，ApAyBpB2表示四个停留位置，其中ApA2位置重合、位于Xs的正半轴，B1, B2位置重合、位于Xs的负半轴， 次序1，惯导系统从位置A1出发顺时针转动180°，到达位置B1，停位时间长为t， 次序2，惯导系统从位置B1出发逆时针转动180°，到达位置A2，停位时间长为t， 次序3，惯导系统从位置A2出发逆时针转动180°，到达位置B2，停位时间长为t， 次序4，惯导系统从位置B2出发顺时针转动180°，到达位置A1，停位时间长为t ； 步骤三:读取X轴陀螺输出值、X轴加速度计输出值、y轴正半轴陀螺输出值 、y轴正半轴加速度输出值1、z轴陀螺输出值G z轴加速度计输出值y轴负半轴陀螺输出值、y轴负半轴加速度计输出值 惯性器件误差为:
2.根据权利要求1所述的一种单轴旋转惯导系统惯性器件误差补偿方法，其特征在于:所述的分别位于I轴正半轴和I轴负半轴的两个陀螺仪的输出为:
3.根据权利要求1或2所述的一种单轴旋转惯导系统惯性器件误差补偿方法，其特征在于:所述的惯性器件包括陀螺仪和加速度计。
【文档编号】G01C25/00GK103940445SQ201410143285
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】孙云龙, 高延滨, 管练武, 杨淳, 李绪友, 郭慧, 许德新, 张庆, 胡文彬, 张帆 申请人:哈尔滨工程大学