[发明专利]双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法

说明书

技术领域

本发明属于惯性导航标校方法，具体涉及一种双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法。

背景技术

旋转调制技术是一种惯导系统惯性器件误差自动补偿技术，能够在现有惯性器件水平的基础上明显提高系统导航精度。旋转惯导系统往往利用旋转机构带动光学捷联惯性组件（IMU）进行连续旋转或者转位，将与旋转轴垂直方向的惯性器件零偏调制掉，并利用旋转机构上码盘测量旋转角度，对IMU体坐标系的航姿实时进行解调，从而得到解调后的载体坐标系内的航姿。为了满足潜艇等高精度长航时导航应用需求，可采用双轴旋转惯导系统，该系统采用内外环双轴旋转机构，按照一定的转位方式，对安装在旋转机构内的IMU进行旋转调制，可以调制掉所有惯性器件零偏，提高惯性导航精度。

对于双轴旋转惯导，IMU安装在旋转机构内，其中一个陀螺敏感轴与内环轴一致，另一个陀螺敏感轴与外环轴一致，内外环轴均有码盘实时测量各自的旋转角度，导航计算机利用该角度对IMU体系的航姿实时进行内外环解调，从而得到双轴惯导系统载体系内的航姿角。

对于双轴旋转系统实际工程产品而言，由于内外环轴加工及安装精度，两个旋转轴可能不垂直；其次，IMU安装在旋转机构内也不能严格保证陀螺敏感轴与转轴重合；另外，码盘存在固定零位误差角也将引起陀螺敏感轴与转轴不重合，例如内环轴码盘零位误差将导致内环解调后内环旋转面内的陀螺敏感轴与外环转轴不重合。由于陀螺敏感轴与转轴不重合，解调时将会带来解调误差，该误差随着旋转机构旋转而发生波动，波动值可达角分以上，严重影响系统航姿精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法，它通过对双轴旋转惯导系统转轴和敏感轴之间的安装误差角进行标校，从而消除由该安装误差角引起的航姿解调误差。

本发明是这样实现的，双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法，标校出Δθ_M1、Δγ_M1、Δψ_M2和Δγ_M2四个安装误差角，然后进行补偿，完成双轴旋转惯导的解调工作，具体步骤如下：

步骤一：内环误差角Δθ_M1、Δγ_M1的标校与补偿；

步骤二：内环误差角Δψ_M2、Δγ_M2的标校与补偿。

所述的步骤一包括如下步骤，

第一步：系统完成对准后，控制旋转机构使内外环回到码盘零位，记录IMU导航结果中的航姿角，并构成姿态阵

第二步：控制旋转机构使内环转动180度，记录IMU导航结果中的航姿角，并构成航姿阵

第三步：计算误差角Δθ_M1、Δγ_M1：

由构成矩阵则有

其中δC(i,j)（i,j=1,2,3）

第四步：对IMU航姿进行内环解调补偿，得到B1系内的航姿矩阵即

其中为IMU航姿角。

所述的步骤二包括如下步骤，

第一步：系统完成对准后，控制旋转机构使内外环回到码盘零位，记录IMU导航结果中的航姿角，并构成姿态阵通过公式（2）得到

第二步：控制旋转机构使外环转动180度，记录IMU导航结果中的航姿角，并构成航姿阵

第三步：计算误差角Δψ_M2、Δγ_M2：

由构成矩阵则有

其中δC(i,j)（i,j=1,2,3）

第四步：对IMU航姿进行外环解调补偿，得到B2系内的航姿矩阵即

其中为B1系内的航姿矩阵。

本发明的优点是，通过对对双轴旋转惯导系统转轴和敏感轴之间的安装误差角进行标校，从而消除由该安装误差角引起的航姿解调误差，提高系统的航姿精度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细介绍：

本发明提出了一种双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法，通过该标校方法，可以标校出双轴旋转惯导内外两个转轴与敏感轴间的内外两个安装误差角，标校完成后在从而消除由该安装误差角引起的航姿解调误差，提高系统的航姿精度。