[发明专利]一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法及双轴旋转机构

权利要求书

1.一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法，包括如下步骤：

步骤（S1）建立一个双轴旋转机构，使惯性测量单元的任意两个轴向与双轴旋转机构的两个旋转轴平行，且旋转轴的旋转是连续的；

步骤（S2）控制旋转机构旋转，进行初始对准，得到初始姿态矩阵的误差；

步骤（S3）使旋转机构双轴同时旋转，进行惯性导航，得到运载体坐标系内的姿态矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法，其特征在于：所述步骤（S3）中旋转机构双轴的旋转为往复整周旋转。

3.根据权利要求1所述的一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法，其特征在于：所述初始对准包括粗对准和精对准两个阶段；粗对准时建立系统的初始姿态矩阵并装订初始位置和速度；精对准时估计并修正粗对准所得到的初始姿态矩阵的误差；所述精对准过程中控制旋转机构实现惯性测量单元绕自身方位轴往复旋转。

4.根据权利要求3所述的一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法，其特征在于：所述精对准过程中，以速度误差和位置误差为观测量，采用闭环卡尔曼滤波器来进行精对准，估计、修正初始航姿角误差。建立闭环卡尔曼滤波器时，系统状态变量为

δL、δλ、δV_N、δV_U、δV_E、φ_N、φ_U、φ_E、 ε_x、ε_y、ε_z依次表示纬度误差、经度误差、北速误差、天速误差、东速误差、北向误差角、方位误差角、东西误差角、三个加速度计零偏、三个陀螺漂移； 

在闭环卡尔曼滤波过程中，每完成一次滤波计算，进行一次闭环修正，修正量如下：

位置修正：L=L-X(1)λ=λ-X(2)，L,λ分别表示纬度和经度；

速度修正：V_N=V_N-X(3),V_U=V_U-X(4),V_E=V_E-X(5)，V_N,V_U,V_E分别表示北向速度、天向速度、东向速度；

姿态修正： φ=[X(6)X(7)X(8)]′， 分别表示姿态矩阵，φ表示北向误差角、方位误差角、东西误差角组成的矢量，I表示三维单位矩阵；

加表零偏修正：

f_x,f_y,f_z分别表示三个加速度计的测量值， 分别表示三个加速度计零偏；

陀螺漂移修正：

ω_xω_yω_z分别表示三个陀螺仪的测量值，ε_xε_yε_z分别表示三个陀螺漂移；

X(k)，k＝1,2，…14表示系统状态变量X中的元素；

每次误差修正完成后，状态向量全部元素置零。

5.根据权利要求1至4所述的一种光纤捷联惯导双轴旋转调制方法，其特征在于：惯性导航时在运载体转弯过程中，实时获得运载体的方位变化量；然后控制惯性测量单元的方位轴朝运载体转弯的反方向旋转，并保证该旋转角度与运载体的方位变化是等量反向的。

6.一种光纤捷联惯导双轴旋转机构，包括一个安装平台，两个相互垂直的旋转轴以及连接安装平台和旋转轴的框架；安装平台用于安装被旋转调制的装置，通过控制旋转轴或框架来实现安装平台上的装置绕旋转轴旋转。 

7.根据权利要求6所述的一种光纤捷联惯导双轴旋转机构，其特征在于：所述两个相互垂直的旋转轴为内轴和外轴，所述框架包括内框与外框；内轴与安装平台固连，内轴与内框相连且内框中置有控制内轴旋转的驱动机构，外轴与内框固连，外轴与外框相连且外框中置有控制外轴旋转的驱动机构；所述安装平台用于安装惯性测量单元，惯性测量单元的任意两个轴向与旋转轴平行。