[发明专利]一种船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法，属于惯性导航技术领域。

背景技术

惯性敏感单元(包括有陀螺、加速度计)的误差是惯性导航系统误差的主要来源，其中以常值漂移、标度因数误差对系统误差的影响最为突出。目前，针对船用捷联惯导系统，通常采用旋转调制的方法自动补偿敏感器件误差，达到更高的导航精度。旋转调制方法是在捷联惯导系统的基础上增加转动和控制机构，通过控制捷联惯导系统本体按照一定规律转动和停止，将惯性敏感器件常值误差调制成周期变化的形式，使得常值误差在一个周期内的积分或均值尽量接近零，从而提高系统导航精度。

针对船用捷联惯导系统，传统的双轴旋转方案为十六次序转位方法，该方法能补偿所有陀螺常值误差，但转位方案复杂且不能补偿惯性敏感器件的标度因数误差与地球自转耦合误差，此耦合误差造成经度误差随时间发散，使得系统在长航时条件下的导航精度明显下降。在相对于导航系的转位方案中，要克服此耦合项误差理论上需要三个转轴，转轴数目增多将增加系统成本和转动控制机构的复杂度。

所以，针对长航时高精度船用双轴旋转式捷联惯导系统，降低转位方案的复杂度并抑制标度因数误差与地球自转耦合误差对导航精度的影响是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法，降低转位方案的复杂度并抑制标度因数误差与地球自转耦合误差对导航精度的影响，进一步提高旋转式捷联惯导系统的长航时定位精度。

本发明的目的是这样实现的：

一种船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法，其船用双轴旋转式捷联惯导系统包括惯性敏感单元和具有计算机的监控单元，还有双轴旋转机构；惯性敏感单元包括陀螺及加速度计，安装在双轴旋转机构上；双轴旋转机构内轴与惯性敏感单元的坐标系X^sY^sZ^s的Z^s轴平行；船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位包括如下步骤：

A、控制双轴旋转机构内轴以恒定角速度转动，转动角度为180°，转动时间为                                                ；

B、控制双轴旋转机构外轴以恒定角速度转动，转动角度为，转动时间为2；

C、控制双轴旋转机构内轴以恒定角速度转动，转动角度为180°，转动时间为；

D、控制双轴旋转机构外轴以恒定角速度转动，转动角度为，转动时间为；

E、控制双轴旋转机构内轴以恒定角速度转动，转动角度为-360°，转动时间为2；

F、控制双轴旋转机构外轴以恒定角速度转动，转动角度为，转动时间为；

G、依次重复A~F步骤，周而复始。

进一步的技术方案是：

所述的船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法，其转动时间大于等于8秒，小于等于40秒。

所述的船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法，其转动时间大于等于10秒，小于等于15秒。

所述的船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法，其转动时间等于10秒。

所述的船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法，其转动时间等于15秒。

所述的船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法，所述的B步骤中转动角度为：

矩阵的第一行所示的转动角度在外轴的分量，

所述的D、F步骤中转动角度为：

矩阵的第一行所示的转动角度在外轴的分量；

其中：s系为惯性敏感单元的坐标系，b系为载体坐标系，X^bY^bZ^b分别对应载体右前上，n系为导航系，与地理坐标系重合，内轴和外轴的坐标系为系，内轴与系Z轴平行，外轴与系X轴平行，右手法则确定系Y轴，系外轴相对于b系保持不变， 表示m系相对于k系的转换矩阵，上标m分别代表上式中的、b、s，下标k分别代表上式中的b，s，n；；为地球自转角速度在n系的投影。

所述的船用双轴旋转式捷联惯导系统的转位方法，所述的、确定步骤如下：

第一步、确定陀螺在载体坐标系b的等效输出误差：

     (1)         

所述(1)式中：为标度因素误差，为陀螺常值漂移，为地球自转角速率，为载体相对于地球转动角速度，表示s系相对于b系的转动，上标s表示投影；隔离载体角运动后，远大于，忽略 ，(1)式简化为：

        (2)