[发明专利]一种模块化光纤陀螺罗经

说明书

技术领域

本发明属于光纤陀螺寻北仪领域，具体涉及一种光纤陀螺罗经。

背景技术

光纤陀螺罗经是陀螺寻北仪的一种，但与摆式陀螺罗经不同，它没有复杂的框架和调平机构，因而不但造价低，而且适应性强。光纤陀螺罗经在静态环境能够输出所在地理位置上的寻北方位角，在也能动态输出载体的实时变化姿态角。

目前，常用的光纤陀螺罗经一般为固体罗经，其在空间上的Ｘ、Y和Z坐标轴上分别安装了3个光纤陀螺和3个石英加速度计，这种固态罗经由于不能转动，为了达到寻北精度，其对光纤陀螺和石英加速度计的精度要求很高，而且对光纤陀螺和石英加速度的安装要求以及在测量之前的标定精度也很苛刻，通常难以满足寻北精度的要求。

CN2881548A公开了一种光纤陀螺快速寻北仪，其包括精密机械转台和惯性测量装置，其中惯性测量装置包括一个光纤陀螺和一个石英加速度计作为传感器，并配有旋转支架。该寻北仪采用了模块化、积木式结构，并利用转位机构带动光纤陀螺和传感器在不同方位的旋转进行寻北。但是，由于这种寻北仪只配置一个光纤陀螺和一个石英加速度计，需要到转动4个位置上采集数据，寻北时间要长一倍以上，另外，这种寻北仪测量时，获取的空间重力加速度和空间角速度不全面，在倾斜角度较大的情况下其寻北精度会变差，且寻北时必须处于静止状态。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光纤陀螺罗经，其目的在于通过采用模块化配置方式，在空间三个测量方向可选择地配置光纤陀螺和石英加速度计并相应提供对应的测量手段，具有造价低、寻北速度快的优势，而且降低了对光纤陀螺和石英加速度计的精度要求，由此解决目前寻北仪寻北时间长、获取的空间重力加速度和空间角速度不全面以及不能同时顾及的问题，其寻北精度大大提高。

实现本发明目的所采用的具体技术方案如下：

一种光纤陀螺罗经，包括外壳和容置在外壳内的惯组、转位控制机构和底座，其中，所述转位控制机构设置在所述底座上，所述惯组安装在转位控制机构的转动托盘上，以带动所述惯组在各测量方位之间的转动以及在测量方位上锁定；其特征在于，

所述惯组包括至少一个用于感知外部角加速度的光纤陀螺和至少两个用于感知加速度的加速度计，且空间坐标系的三个坐标轴方位的每个坐标轴方位上的光纤陀螺不多于一个，每个坐标轴方位上的加速度计不多于一个；

通过所述转位控制机构控制所述惯组在各测量方位之间转动并在转动到位后锁定以进行数据采集，根据采集的数据进行解算后即可获得测量结果。

作为本发明的进一步优选，所述光纤陀螺和加速度计均为三个，所述空间坐标系的每个坐标轴方位上均设置有一个所述光纤陀螺和加速度计。

作为本发明的进一步优选，所述转位控制机构回零位并锁定在0°位置上，惯组进行数据采集，之后转位控制机构转到180°位置上并锁定，惯组再进行数据采集，根据上述采集结果和输入的纬度、经度和海拔参数，经自对准解算和动态罗经解算即可获得测量结果。

作为本发明的进一步优选，所述光纤陀螺罗经即可实时输出航向角、俯仰角、横滚角、北向速度、东向速度、天向速度以及经度、纬度和海拔。

作为本发明的进一步优选，所述光纤陀螺为两个，分别设置在所述空间坐标系的三个坐标轴方位的两个与转动轴垂直的方位上，所述加速度计为三个，分别设置在空间坐标系的各坐标轴方位上。

作为本发明的进一步优选，保持静止状态，转位控制机构回零位并锁定在0°位置上，惯组静止进行数据采集；之后转位控制机构转到180°位置上并锁定，惯组再静止进行数据采集，所述数据经寻北解算即可得到寻北结果。

作为本发明的进一步优选，所述寻北结果包括航向角、俯仰角、横滚角以及当地重力加速度、纬度的计算值。

作为本发明的进一步优选，所述光纤陀螺为一个，设置在任一与转动轴垂直的坐标轴方位上，所述加速度计为两个，其中一个对应设置在光纤陀螺所在坐标轴方位上，另一个设置在与转动轴平行的方向上。

作为本发明的进一步优选，首先保持静止状态，转位控制机构回零位并锁定在0°位置上，惯组静止进行数据采集；而后转位控制机构转到90°位置上并锁定，惯组静止进行数据采集；之后转位控制机构转到180°位置上并锁定，惯组静止进行数据采集；最后转位控制机构转到270°位置上并锁定，惯组静止进行数据采集；完成上述过程后，寻北仪就敏感到了转动平面内的角速度信息，以及三维空间的加速度信息；利用上述数据进行寻北计算即可得到寻北结果。