一种重力仪双轴陀螺稳定平台航向误差效应的补偿方法
【专利摘要】本发明提供的是一种重力仪双轴陀螺稳定平台航向误差效应的补偿方法。采集重力仪双轴陀螺稳定平台的陀螺信号和加速度计信号、GPS输出的位置和速度信号；根据加速度计和陀螺的误差特性方程，获取输出的加速度和陀螺角速率补偿量；引入外部速度阻尼；对外部速度进行滤波，并结合速度阻尼，使载体受机动的影响减少到最小；根据陀螺和加速度计的输出方程，获取航向和航向误差；确定航向误差效应的补偿方案；对测量的重力信号进行水平误差校正。本发明利用GPS提供的外部速度阻尼和纬度信息对航向误差造成的水平误差进行校正。能够有效地提重力仪双轴陀螺稳定平台的水平精度，使陀螺稳定平台在机动后快速恢复稳定，具有较强的现实应用意义。
【专利说明】一种重力仪双轴陀螺稳定平台航向误差效应的补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种组合导航方法，尤其涉及重力仪双轴陀螺稳定平台航向误差效应的补偿方法。
【背景技术】
[0002]与海洋重力测量相比，航空重力测量越来越受到广泛的关注。主要有两个原因:
一、通过飞机的协助，可以在空中测量并且可以到达一些船舶难以进入的区域(例如北极)；
二、航空重力测量效率更高，因为相比海洋重力测量，在相同时间内可以测量更多的区域。然而，航空重力测量相对海洋重力测量来说，还有以下问题需要解决:
[0003]1.飞行器具有更快的速度和加速度，对测量的影响较大；
[0004]2.需要设计更小的尺寸的陀螺稳定平台；
[0005]3.由于航空飞行器的燃油的高成本，陀螺稳定平台的扰动在量级和时间上必须最小化；[0006]4.根据陀螺稳定平台计算的飞行器航向变化会非常大，尤其在高纬度地区。因为飞机的
[0007]速度相当于地球自转的角速率。
[0008]为了隔离三个轴的角运动，使其不相互耦合，重力传感器需要安装在三轴陀螺稳定平台中。但是航空重力测量中对重力仪的体积有一定的限制，使用双轴稳定平台可以很大程度上减小重力仪的尺寸。目前重力仪普遍使用的是双轴稳定平台，这样可以减小重力的尺寸，降低成本并且可以达到和三轴陀螺稳定平台一样的精度。
[0009]但是双轴陀螺稳定平台只能保持平台水平，不能保持跟踪方位。在实际测量的时候，应尽量保持速度和航向不变。当飞机做机动运动时，航向时变化的，导致陀螺稳定平台工作不稳定。水平误差会使重力传感器敏感水平加速度，使测量误差增大。因此，需要对测量中航向变化导致的水平误差进行补偿。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种能够有效地提高重力仪双轴陀螺稳定平台的水平精度，使陀螺稳定平台在机动后快速恢复稳定的重力仪双轴陀螺稳定平台航向误差效应的补偿方法。
[0011]本发明的目的是这样实现的:
[0012]步骤一、采集重力仪双轴陀螺稳定平台的陀螺信号和加速度计信号、GPS输出的位置和速度信号；
[0013]步骤二、计算机体坐标系到陀螺平台坐标系的转换矩阵，Xg和Ye为双轴液浮陀螺(FIG)的测量轴，Zf为光纤陀螺(FOG)的测量轴，Za为加速度计的测量轴，设加速度计的测量轴的误差角为aa、^^和Ya，FIG和FOG的测量轴的误差角为a g、β g和Y g，由于存在安装误差，机体坐标系Οξ,η,ζ,与陀螺平台坐标系水平方向存在角α和β，则两个坐标系的关系为:
[0014]
【权利要求】
1.一种重力仪双轴陀螺稳定平台航向误差效应的补偿方法，其特征是: 步骤一、采集重力仪双轴陀螺稳定平台的陀螺信号和加速度计信号、GPS输出的位置和速度信号； 步骤二、计算机体坐标系到陀螺平台坐标系的转换矩阵，Xe和Ye为双轴液浮陀螺即FIG的测量轴，Zf为光纤陀螺即FOG的测量轴，XA, Ya和Za为加速度计的测量轴，设加速度计的测量轴的误差角为aa、^^和Ya，FIG和FOG的测量轴的误差角为a g、β g和Yg，由于存在安装误差，机体坐标系Οξ,η,ζ,与陀螺平台坐标系水平方向存在角α和β，则两个坐标系的关系为:
【文档编号】G01C25/00GK103925930SQ201410153059
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】周广涛, 姜鑫, 赵博 申请人:哈尔滨工程大学