[发明专利]基于双轴转动方案的捷联惯导系统误差抑制方法

权利要求书

1.一种基于双轴转动方案的捷联惯导系统误差抑制方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)利用全球定位系统(GPS)确定载体初始位置参数，将它们装订至导航计算机中；

(2)捷联惯导系统进行预热准备后采集光纤陀螺仪和石英加速度计输出的数据并对数据进行处理；

(3)根据加速度计的输出与重力加速度的关系以及陀螺仪输出与地球自转角速率的关系初步确定此时IMU姿态信息(纵摇角α、横摇角γ和航向角ψ)完成系统的初始对准，建立惯导系统的初始捷联矩阵

Csn=cosγcosψ-sinγsinαsinψ-cosαsinψsinγcosψ+cosγsinαsinψcosγcosψ+sinγsinαsinψcosαcosψsinγsinψ-cosγsinαcosψ-sinγcosαsinαcosγcosα]]>

(4)将三只光纤陀螺组成的陀螺测量组件安装在一个旋转机构上，旋转机构的转动轴与IMU坐标系的oy_s轴重合，三只陀螺的测量轴相互正交并同旋转机构的旋转轴形成相等的夹角θ(如附图2)。为了对三个陀螺的常值偏差进行调制，使陀螺组件绕导航坐标系oy_n轴和oz_n轴旋转，其中绕oy_n轴旋转角速度为ω₁，绕oz_n轴旋转角速度为ω₂。加速度计组件安装位置与IMU坐标系重合，仅围绕导航坐标系的oz_n轴旋转。

(5)将惯性测量单元旋转后光纤陀螺仪和石英加速度计生成的数据转换到导航坐标系下，得到惯性器件常值偏差的调制形式：

IMU坐标系与导航坐标系的相对位置关系为：

Csn=cosω2tsinω2t0-sinω2tcosω2t0001]]>

引入陀螺组件坐标系t，根据陀螺的安装形式得到陀螺组件坐标系与IMU坐标系的转换过程：

因此得到陀螺仪常值漂移在导航系下的表示形式：

ϵxnϵynϵzn=CsnCtsϵxtϵytϵzt=Ctnϵxtϵytϵzt]]>

其中，t_ij(i，j＝1，2，3)为矩阵中的元素。

至此，陀螺组件坐标系所有方向上惯性器件的常值偏差被调制成周期变化的量，经过惯导系统中积分环节，陀螺仪常值偏差对系统的作用为零。

加速度零偏在导航系下的表示形式：

▿xn▿yn▿zn=Csn▿xs▿ys▿zs=cosω2tsinω2t0-sinω2tcosω2t0001▿xs▿ys▿zs=▿xscosω2t+▿yssinω2t▿y2cosω2t-▿xssinω2t▿zs]]>

其中，水平加速度计零偏被调制成周期变化的量，经过惯导系统中的积分作用后，对系统的作用效果为零；由于不考虑高度通道对系统的影响，因此方位加速度计零偏对系统的影响不予考虑。