[发明专利]一种基于冷原子干涉陀螺仪的惯性导航装置及方法

权利要求书

1.一种基于冷原子干涉陀螺仪的惯性导航装置，包括原子钟(101)、三轴冷原子干涉陀螺仪(102)、三轴光学陀螺仪(103)、三轴力平衡加速度计(104)、三轴冷原子干涉加速度计(105)、伺服系统(106)、角度传感器(107)、平台台体(108)、三轴平台框架(109)和计算模块，

原子钟(101)、三轴冷原子干涉陀螺仪(102)、三轴光学陀螺仪(103)、三轴力平衡加速度计(104)、三轴冷原子干涉加速度计(105)均设置在平台台体上，

角度传感器(107)设置在三轴平台框架(109)的框架上，

伺服系统(106)设置在三轴平台框架(109)的框架上，

原子钟(101)分别与三轴冷原子干涉陀螺仪(102)、三轴光学陀螺仪(103)、三轴力平衡加速度计(104)和三轴冷原子干涉加速度计(105)连接，

三轴冷原子干涉陀螺仪(102)、三轴光学陀螺仪(103)、三轴力平衡加速度计(104)和三轴冷原子干涉加速度计(105)分别与计算模块连接，

计算模块还分别与角度传感器(107)和伺服系统(106)连接。

2.一种基于冷原子干涉陀螺仪的惯性导航方法，利用权利要求1所述的一种基于冷原子干涉陀螺仪的惯性导航装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、原子钟(101)产生时间频率基准传输到三轴冷原子干涉陀螺仪(102)、三轴光学陀螺仪(103)、三轴力平衡加速度计(104)和三轴冷原子干涉加速度计(105)；

步骤2、三轴力平衡加速度计(104)输出加速度信号a_FB(t)到计算模块，

三轴冷原子干涉加速度计(105)输出测量加速度信号a_at(t)到计算模块，

在计算模块中，加速度信号a_FB(t)被分为两路，第一路加速度信号a_FB(t)与测量加速度信号a_at(t)进行运算，计算出三轴力平衡加速度计(104)的加速度漂移误差a_bias(t)，

第二路加速度信号a_FB(t)减去加速度漂移误差a_bias(t)，得到连续的真实加速度值a(t)，

步骤3、三轴冷原子干涉陀螺仪(102)测量的相移Δφ输出到计算模块，

在计算模块中，计算三轴冷原子干涉陀螺仪(102)中加速度导致的相移Δφ_a：

其中，T为原子干涉仪干涉时间，

其中，k_eff是拉曼激光波矢，t是时间，g(t)是灵敏度函数，a(t)为真实加速度值，

计算测量转动速率Ω_at(t)为：

Ω_at(t)＝(Δφ-Δφ_a)/S

其中，Δφ是三轴冷原子干涉陀螺仪(102)测量的相移，S是标度因数，Ω_at(t)是转动速率，

步骤4、三轴光学陀螺仪(103)测量的转动速率Ω_OG(t)输入到计算模块，

在计算模块中，转动速率Ω_OG(t)被分为两路进行计算，第一路转动速率Ω_OG(t)与步骤3获得的测量转动速率Ω_at(t)进行运算，计算出三轴光学陀螺仪(103)的转动速率漂移误差Ω_bias(t)，

第二路转动速率信号Ω_OG(t)减去转动速率漂移误差Ω_bias(t)，得到连续的真实转动速率Ω(t)，真实转动速率Ω(t)积分后输入到伺服系统中，作为平台台面的转动角度，伺服系统根据平台台面的转动角度对平台台面进行调整，使平台台面始终保持水平。

3.根据权利要求2所述的一种基于冷原子干涉陀螺仪的惯性导航方法，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤5、角度传感器(107)与三轴平台框架(109)的框架固连，测量三轴平台框架(109)的框架与平台台体(108)的台面之间的夹角，即运动载体的三维姿态信息。