[发明专利]微机电陀螺寻北仪精度提升方法及微机电陀螺寻北仪

说明书

本发明涉及一种微机电陀螺寻北仪精度提升方法及微机电陀螺寻北仪，方法包括：S1.对微机电陀螺的驱动工作模态和检测工作模态进行周期性的虚拟旋转，获取所述微机电陀螺在所述驱动工作模态下的第一输出结果和所述微机电陀螺在所述检测工作模态下的第二输出结果；S2.对所述第一输出结果和所述第二输出结果进行差分获取对所述微机电陀螺的零偏漂移补偿，以及对所述第一输出结果和所述第二输出结果进行求和获取载体方位角φ；S3.基于微机械加速度计获取当地的地球重力矢量，并结合所述微机电陀螺的零偏漂移补偿和所述载体方位角φ解算出北向信息。

技术领域

本发明涉及惯性寻北技术领域，尤其涉及一种微机电陀螺寻北仪精度提升方法及微机电陀螺寻北仪。

背景技术

寻北仪是一种测量真北方向的测量仪器，可以为载体提供准确的方位角，不仅广泛应用于无人驾驶、地下勘探、大地测量等民用场景，而且在定位、瞄准、航迹推算、惯性制导等军用武器装备和作战样式中发挥着重要作用。

测量真北方向的方式方法多种多样，根据测量原理的不同，主要包括天文寻北、GPS寻北、磁寻北、惯性寻北等。天文寻北是依靠光学仪器观测恒星位置计算出真北方向，然而该方法容易受到天气等环境因素的影响；GPS寻北可以通过差分天线精确测量北向信息，但是在卫星信号拒止的条件下失效；磁寻北是利用磁传感器敏感地球磁场解算出磁北，然后通过磁偏角信息得到真北方向，虽然目前的磁传感器可以方便快捷的测量真北，但是其在磁受损环境误差较大；惯性寻北是通过陀螺和加速度计测量地球自转矢量和重力矢量，从而反解出真北方向，通常又被称作陀螺寻北仪。从测量原理上，惯性寻北具有抗干扰能力强、测量精度高、测量时间短等诸多优势，被广泛应用于军用和民用等诸多场合。

陀螺是陀螺寻北仪的核心器件，直接决定了陀螺寻北仪的测量精度和测量时间等重要指标。传统陀螺寻北仪主要采用动力调谐陀螺、激光陀螺、光纤陀螺进行地球自转矢量测量。然而，上述陀螺存在体积、重量较大，成本较高的问题。尽管传统哥式振动陀螺仪(例如半球谐振陀螺)的技术不断发展进步，但是基于该陀螺研制出的高精度陀螺寻北仪依旧成本昂贵。

近年来，由于MEMS技术的迅猛发展，微机电陀螺由于其小尺寸、低重量、低功耗、低成本等固有特性，在实现小型化、手持式陀螺寻北仪方面展现出特有优势。然而，微机电陀螺零偏漂移成为了研制高精度微机电陀螺寻北仪的瓶颈。虽然本领域目前采用的旋转调制技术、多位置误差补偿等方法可以有效辨识补偿微机电陀螺寻北仪中微机电陀螺的零偏误差，但是上述方法均需要物理转动机构，增大了微机电陀螺寻北仪的复杂度，不利于微机电陀螺寻北仪的小型化、轻量化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微机电陀螺寻北仪精度提升方法及微机电陀螺寻北仪。

为实现上述发明目的，本发明提供一种微机电陀螺寻北仪精度提升方法，包括：

S1.对微机电陀螺的驱动工作模态和检测工作模态进行周期性的虚拟旋转，获取所述微机电陀螺在所述驱动工作模态下的第一输出结果和所述微机电陀螺在所述检测工作模态下的第二输出结果；

S2.对所述第一输出结果和所述第二输出结果进行差分获取对所述微机电陀螺的零偏漂移补偿，以及对所述第一输出结果和所述第二输出结果进行求和获取载体方位角φ；

S3.基于微机械加速度计获取当地的地球重力矢量，并结合所述微机电陀螺的零偏漂移补偿和所述载体方位角φ解算出北向信息。

根据本发明的一个方面，步骤S1中，对微机电陀螺的驱动工作模态和检测工作模态进行周期性的虚拟旋转的步骤中，基于虚拟旋转控制器对所述微机电陀螺进行周期性的虚拟旋转；

所述虚拟旋转控制器包括旋转控制模块和时序控制模块。

根据本发明的一个方面，步骤S1中，对微机电陀螺的驱动工作模态和检测工作模态进行周期性的虚拟旋转的步骤中，包括：