[发明专利]一种光纤陀螺与微机械陀螺组合的惯导系统及导航方法

说明书

本发明提供了一种光纤陀螺与微机械陀螺组合的惯导系统及导航方法，所述系统包括互为冗余设置的光纤陀螺仪与MEMS陀螺仪；常态时，所述光纤陀螺仪测量方位轴向的角速度，当所述光线陀螺仪出现故障时，自动切换到所述MEMS陀螺仪，本发明提供的光纤陀螺与微机械陀螺组合的惯导系统的导航方法提供在线标定和补偿功能，即在惯性系统完成粗略误差标定以后，通过设定的运动方式来实现陀螺漂移和加速度计零偏的误差估计和补偿，使系统降低对设备的要求，极大的降低了成本，也实时提高了惯性系统的性能。

技术领域

本发明涉及惯导系统技术领域，尤其涉及一种光纤陀螺与微机械陀螺组合的惯导系统及导航方法，融合了光学陀螺与微机械陀螺的优点，形成互为弥补的高性能惯性系统。

背景技术

传统的惯导系统按照陀螺仪区分，一般分为光学(如光纤、激光等)、微机械(MEMS)、挠性等。

光纤陀螺采用固体结构，用光作为敏感信号，因此预热时间很短，而且可靠性高、寿命长、抗干扰。由于光源位于工作电路的外围，即使低速旋转也不会出现类似激光陀螺的闭锁问题。但是光纤陀螺在技术上还存在一系列的问题，影响了光纤陀螺的精度和稳定性，如温度瞬态的影响、振动的影响、偏振的影响。

与传统陀螺仪相比，MEMS陀螺仪具有体积小、重量轻、成本低、功耗小、可靠性好、测量范围大等突出特点，应用前景广泛，但目前仍属于低精度陀螺仪，随机漂移误差较大。

而且，目前的动中通或者其它项目，要求惯导能够提供比较可靠的水平姿态角，同时又要求航向角能够在过隧道或其它遮挡物时能够保持一段时间的精度。一般采用高精度光学陀螺和高精度加速度计来实现，但是造价昂贵，性价比低，市场竞争力较弱。

为此，本发明提供了一种造价低、体积小、发展前景广泛的高性能惯性系统。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种光纤陀螺与微机械陀螺组合的惯导系统及导航方法，融合了光学陀螺与微机械陀螺的优点，实现造价低、体积小、发展前景广泛的高性能惯性系统。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种光纤陀螺与微机械陀螺组合的惯导系统，所述系统包括光纤陀螺仪和垂直方向的三轴MEMS陀螺仪，所述光纤陀螺仪与所述MEMS陀螺仪互为冗余设置；常态时，所述光纤陀螺仪测量方位轴向的角速度，当所述光线陀螺仪出现故障时，自动切换到所述MEMS陀螺仪。

相应的，本发明还提供了一种上述的光纤陀螺与微机械陀螺组合的惯导系统的导航方法，所述方法包括：

在第一预设时间内采集所述MEMS陀螺仪的静态数据，分析所述静态数据，得到所述MEMS陀螺仪的常值漂移；

计算所述MEMS陀螺仪与所述光纤陀螺仪的漂移误差；

利用曲线拟合算法构建所述MEMS陀螺仪与所述光纤陀螺仪的漂移误差随温度或时间变化的拟合曲线，得到所述MEMS陀螺仪的漂移误差拟合曲线；

根据所述MEMS陀螺仪的常值漂移和所述MEMS陀螺仪的漂移误差拟合曲线对所述MEMS陀螺仪进行误差补偿；

实时监测所述光纤陀螺仪的工作状态，当所述光纤陀螺仪出现故障时，自动切换到所述MEMS陀螺仪。

优选地，在惯导系统的初始对准阶段进行所述静态数据的采集。

优选地，所述计算所述MEMS陀螺仪与所述光纤陀螺仪的漂移误差，具体包括：

实时采集MEMS陀螺仪与光纤陀螺仪的角速度；

计算所述MEMS陀螺仪角速度与光纤陀螺仪角速度的角速度差值；