一种动态补偿的双轴IMU转动及转轴控制策略的制作方法

本发明属于惯性导航技术领域，尤其是一种动态补偿的双轴imu转动及转轴控制策略。

背景技术：

在惯性导航设备中，纯捷联惯导设备导航精度随时间发散，而单轴旋转捷联惯导设备由于只有一个轴旋转，只能调制掉一小部分误差的影响，对惯导导航误差发散的抑制作用比较有限，而双轴捷联惯导设备同时有两个轴可以旋转，再配以一定的旋转次序，可以调制掉大部分惯性元器件误差的影响。合理的双轴imu旋转次序不仅能够抵消掉部分惯性元件常值漂移误差，而且能够减小安装方位误差、标度因数等惯性元件误差在载体运动下所产生的导航误差；而不合理的转位次序能够引起导航误差的不断增大并最终影响到惯导系统的整体精度和性能，因此，选择合理转位次序方案的前题下，实时动态补偿旋转调制误差也是提高导航精度的有效措施。目前根据实际使用情况，旋转方案的制定大概有两种，一是内方位旋转背景，二是外方位旋转背景，但两种方案下都忽略了载体的运动对转轴旋转过程中调制对称性的影响，使得调制补偿的效果并没有得到充分发挥。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动态补偿的双轴imu转动及转轴控制策略，能够达到完全对称旋转调制并使调制效果的发挥更加完善。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种动态补偿的双轴imu转动及转轴控制策略，包括以下步骤：

步骤1、惯导设备上电初始化并粗对准；

步骤2、双轴对称旋转调制精对准并控制转轴旋转；

步骤3、输出精对准结果。

所述步骤1包括以下步骤：

⑴惯导设备上电，方位轴和水平轴按预设控制指令旋转至各自的零位；

⑵装订初始位置，按预设粗对准方案完成粗对准过程，得到粗对准结果。

所述步骤2包括以下步骤：

⑴惯导进入精对准阶段，以八次序或十六次序方案控制方位轴和旋转轴进行周期性的旋转；

⑵判断是否到达新控制转位，是则按照新转位控制转轴旋转；

⑶判断是否到达输出对准结果时机，是则进入步骤3，否则返回步骤⑵循环处理。

所述控制转轴旋转的方法为：在转轴旋转过程中，设初始转角为γ0，航向角为当转轴旋转过程中遇到惯导解算的imu内航向角为γ0+180时，转角为γ1，进入下一旋转次序；在整个旋转调制过程中，假设运载体进行了三维运动，假设运载体航向发生了δγ大小变化，此时的旋转角度应该是γ1＝γ0+180+δγ，以控制转轴单向旋转的方式进行旋转控制，实时检测imu内航向角是否到达如果到达该角位置，则发送下一转位的单向旋转控制指令。

本发明的优点和积极效果是：

本发明实现了动态补偿的双轴imu转动及转轴控制策略功能，达到了完全对称式的旋转调制并使调制效果发挥的更好的目的，在提高双轴惯导动态调制稳定性的同时又能够进一步抑制双轴捷联惯导误差发散的作用，能够直接影响到惯导系统的导航精度、设备整体机械结构和成本。

附图说明

图1为本发明的处理流程；

图2为控制转轴定点旋转控制示意图；

图3为本发明的imu内航向角旋转控制示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种动态补偿的双轴imu转动及转轴控制策略，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、惯导设备上电初始化。

(1)惯导设备上电，两个转轴(方位轴和水平轴)按预设控制指令旋转至各自的零位；

(2)装订初始位置，按预设粗对准方案完成粗对准过程，得到粗对准结果。

步骤2、双轴对称旋转调制精对准并控制转轴旋转。

(1)惯导进入精对准阶段，开始以八次序或十六次序等方案进行周期性的旋转；

(2)是否到达新控制转位？是则按照新转位控制转轴旋转；

(3)判断是否到达输出对准结果时机，是则进入步骤3，否则返回步骤(2)循环执行。

在两个转轴旋转过程中，以方位轴为例，设初始转角为γ0，航向角为当转轴旋转过程中遇到惯导解算的imu内航向角为γ0+180时，转角为γ1，控制进入下一旋转次序，水平轴方向同方位轴类似。在整个旋转调制过程中，假设运载体进行了三维运动，以航向为例，假设运载体航向发生了δγ大小变化，所以此时的旋转角度应该是γ1＝γ0+180+δγ，但以控制转轴定点旋转的方式进行旋转调制并不适合高动态运载体，所以应该以控制转轴单向旋转的方式进行旋转控制，因为运载体高动态特性，应该实时检测imu内航向角是否到达如果到达该角位置，则发送下一转位的单向旋转控制指令，如此往复，水平轴亦如此，两种转轴控制方式如图2和图3所示。

步骤3、输出精对准结果。

根据惯导设备实际要求，参考双轴旋转调制旋转次序，要选择整个次序都旋转完成的时间输出对准结果。

本发明在陆用双轴惯导设备上实施，成功实现了双轴imu转动的动态补偿方法，达到了完全对称式的旋转调制，使调制的效果发挥的更好的目的，同时提高了双轴惯导动态调制的稳定性，能够更大化的满足抑制双轴捷联惯导误差发散的应用需求。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种动态补偿的双轴IMU转动及转轴控制策略，其技术特点是包括以下步骤：步骤1、惯导设备上电初始化并粗对准；步骤2、双轴对称旋转调制精对准并控制转轴旋转；步骤3、输出精对准结果。本发明设计合理，实现了动态补偿的双轴IMU转动及转轴控制策略功能，达到了完全对称式的旋转调制并使调制效果发挥的更好的目的，在提高双轴惯导动态调制稳定性的同时又能够进一步抑制双轴捷联惯导误差发散的作用，能够直接影响到惯导系统的导航精度、设备整体机械结构和成本。

技术研发人员：赵云旭;李琳;王东升;王兴全
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0七研究所
技术研发日：2017.05.08
技术公布日：2017.09.26