[发明专利]一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法及双轴旋转机构

说明书

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，具体涉及到一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法及双轴旋转机构。

背景技术

在进行高精度光纤捷联惯导系统的研制过程中，由于光纤陀螺漂移受温度影响比较剧烈，在恒温条件下零偏稳定性能达到0.01°/h的陀螺，在变温条件下只能达到0.03°/h甚至更差，从而使惯导系统的导航精度仅能达到3n mile/h左右。

为提高惯导系统精度，可采用单轴旋转调制技术设计惯导系统，通过绕垂向轴进行单轴旋转调制算法，抑制水平陀螺漂移的影响；利用上述惯导系统在转台上进行单轴旋转原理验证试验，导航精度达到了2n mile/5h；通过误差分析可知，影响系统导航精度的主要误差源是垂向陀螺漂移。由于光纤陀螺的漂移受温度影响会有较大变化，因此，采用单轴旋转调制技术很难满足航海领域的高精度导航的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法及双轴旋转机构，提高惯导系统的对准精度以及长航时导航精度。

本发明所采用的技术方案是：

一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法，包括如下步骤：

步骤(S1)建立一个双轴旋转机构，使惯性测量单元的任意两个轴向与双轴旋转机构的两个旋转轴平行，且旋转轴的旋转是连续的；

步骤(S2)控制旋转机构旋转，进行初始对准，得到初始姿态矩阵的误差；

步骤(S3)使旋转机构双轴同时旋转，进行惯性导航，得到运载体坐标系内的姿态矩阵。

如上所述的一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法，其中：所述步骤(S3)中旋转机构双轴的旋转为往复整周旋转。

如上所述的一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法，其中：所述初始对准包括粗对准和精对准两个阶段；粗对准时建立系统的初始姿态矩阵并装订初始位置和速度；精对准时估计并修正粗对准所得到的初始姿态矩阵的误差；所述精对准过程中控制旋转机构实现惯性测量单元绕自身方位轴往复旋转。

如上所述的一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法，其中：所述精对准过程中，以速度误差和位置误差为观测量，采用闭环卡尔曼滤波器来进行精对准，估计、修正初始航姿角误差。建立闭环卡尔曼滤波器时，系统状态变量为

X=[δL,δλ,δVN,δVU,δVE,φN,φU,φE,▿x,▿y,▿z,ϵx,ϵy,ϵz]T]]>

δL、δλ、δV_N、δV_U、δV_E、φ_N、φ_U、φ_E、ε_x、ε_y、ε_z依次表示纬度误差、经度误差、北速误差、天速误差、东速误差、北向误差角、方位误差角、东西误差角、三个加速度计零偏、三个陀螺漂移；