[发明专利]数字式自适应万向组合陀螺仪

说明书

技术领域

本发明涉及的一种自适应陀螺仪，尤其涉及一种数字式自适应万向组合陀螺仪。

背景技术

传统的惯性陀螺仪包括机电惯性陀螺仪和光纤(激光)陀螺仪，是依据高速转动质量体的角动量守恒原理，当转速足够大时高速转动质量体保持恒定方向制成的，其具有自主工作能力较强，不受环境影响的特点，但其存在零点漂移较大，姿态角误差较大，对水平坐标系不能自适应等缺点。专利号为200610096130.5的中国专利公开了一种数字化自适应陀螺仪，这种数字化自适应陀螺仪的工作原理是利用至少三个小天线和多通道接收机接收至少四颗全球导航定位卫星的信号及数据，利用每颗导航卫星到达三个小天线和多通道接收机之间的相位差和三个小天线的相对坐标便可计算出三个小天线的相对坐标系(陀螺仪)的航向角、俯仰角和横滚角。全球导航定位卫星包括北斗、Galileo、GPS、GLONASS等任何现代全球导航定位卫星系统。这种数字化自适应陀螺仪解决了零点漂移的问题，姿态角度精度高，对水平坐标系和其他坐标系有自适应能力。但是在障碍物遮挡住全球导航定位卫星(以下简称导航卫星)时，这种数字化自适应陀螺仪不能正常工作，比如山地或建筑物的遮挡，或在移动载体转弯或翻滚运动时会对导航卫星的遮挡。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种既能克服零点漂移的问题且姿态角度精度高，又能抗遮挡的数字式自适应万向组合陀螺仪。

技术方案：为实现上述目的，本发明所述的数字式自适应万向组合陀螺仪，其特征在于它包括1～3个数字化自适应陀螺仪、1～3个优选卫星处理器、优选数字化自适应陀螺仪处理器、数据融合及卡尔曼滤波器、惯性陀螺仪和输出数据控制器，所述优选卫星处理器输入/输出端口与对应的数字化自适应陀螺仪的优选卫星处理器输入/输出端口连接；所述数字化自适应陀螺仪数据输出端口与所述优选数字化自适应陀螺仪处理器数据输入端口连接；所述优选数字化自适应陀螺仪处理器的数据输出端口与所述数据融合及卡尔曼滤波器数据输入端口连接；所述数据融合及卡尔曼滤波器的数据输出端口与所述输出数据控制器的数据输入端口连接；所述惯性陀螺仪的数据输入/输出端口与所述数据融合及卡尔曼滤波器的输入/输出端口连接；所述惯性陀螺仪的数据输出端口与所述输出数据控制器的接收惯性陀螺仪数据输入端口连接。1～3个数字化自适应陀螺仪可克服移动载体遮挡导航卫星的问题，而惯性陀螺仪可克服障碍物(山地或建筑物)遮挡导航卫星的问题，两者结合，优势互补。在无障碍物(山地或建筑物)遮挡导航卫星时优选数字化自适应陀螺仪的数据输出；在有障碍物(山地或建筑物)遮挡导航卫星时优选惯性陀螺仪的数据输出。

每个数字化自适应陀螺仪上包括由三个天线组成的天线组、三个导航卫星多通道接收机和定位及姿态角处理器。用6个(或9个)天线、6个(或9个)多通道接收机同时接收三颗全球导航定位卫星信号(其中一个天线及多通道接收机能接收第4颗全球导航定位卫星信号，用于定位)进行互相之间相位差测量，经处理和变换得到姿态角(航向角、俯仰角和横滚角)数据。

所述数字化自适应陀螺仪和优选卫星处理器可以为分体设置，也可以根据需要，将所述优选卫星处理器内置于数字化自适应陀螺仪中，使两者成一体设置。

使用时，用全球导航定位卫星信号测定姿态角技术对数字化自适应陀螺仪的天线进行互相之间相位差测量，并利用各天线位置的坐标，经处理和变换得到姿态角(航向角、俯仰角和横滚角)数据。为保证姿态角精度，采用高精度相位差测量方法进行测量。当相位差大于多个2π出现不定值时，采用相位差测量消除模糊技术解决。