[发明专利]一种混合式惯性平台系统

说明书

本发明涉及一种混合式惯性平台系统，该平台的陀螺仪组合采用3个正交安装的单自由度积分陀螺仪和3个正交安装的MEMS陀螺仪的混合工作方式以控制和监测平台台体相对惯性空间的运动；此外，在平台各框架及基座上，均分别安装有3个正交的MEMS陀螺仪，用以对平台各部分姿态角运动全信息的测量，本发明采用不同类型陀螺仪的混合式工作方式，实现了对惯性平台台体、框架、基座角速率的测量，有效统一了平台系统与捷联系统的工作方式，可满足载体的全姿态运动和高可靠性的使用要求，并为平台系统多信息融合控制提供了测试手段与数据支持。

技术领域

本发明涉及一种混合式惯性平台系统，尤其涉及一种适应载体全姿态机动运行、多信息融合控制的惯性平台系统，可适用于要求全姿态的弹道导弹、巡航导弹、战斗机等，属于惯性测量技术领域。

背景技术

在弹道导弹或战斗机等要求大机动的载体上，高精度惯性平台系统的陀螺仪目前主要采用液浮陀螺仪、静压液浮陀螺仪、三浮陀螺仪和动力调谐陀螺仪等，平台框架结构为两框架三轴形式或三框架四轴形式。

在中国宇航出版社《惯性器件》公开的平台方案中，平台全部采用3个单自由度积分陀螺仪方案或2个两自由度动力调谐陀螺仪方案，框架结构为两框架三轴形式或三框架四轴形式，这些方案的优点是仪表配置简单，结构不复杂，但其缺点是不能满足载体的全姿态运动，比如，两框架三轴平台在内框架角度工作于90°时或三框架四轴平台的外框架角度工作于90°时，都会引起框架“失锁”，从而导致台体相对惯性空间发生转动。

为避免框架“失锁”的发生，目前的解决方案是限制载体的运动轨迹，比如，弹道式导弹的轨迹为抛物线，其偏航角变化不大，因此，可使两框架三轴平台的内框架角敏感载体的偏航角。但是，这种限制载体轨迹的方案越来越不能满足大机动、快速响应的发展趋势。

不仅如此，随着现代战争对惯性平台精度及可靠性的要求越来越高，以往惯性平台在控制方式、运动信息获取及利用等方面较为单一。譬如，平台系统信息测量为台体角位置，通过对其微分得到角速度，数据噪声相对较大，影响控制精度；平台框架及基座角运动信息无法获取，控制回路可用信息较少等。

为此，需要研究惯性平台不受载体运动影响的全姿态方案，并增加平台系统各部分角运动信息的测量手段，满足未来惯性平台全姿态、多信息融合控制的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种混合式惯性平台系统，该惯性平台系统具有全姿态、大机动、高精度的优点，满足未来惯性平台全姿态、多信息融合控制的需求。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种混合式惯性平台系统，包括台体和台体上安装的陀螺仪组合，所述陀螺仪组合包括3个正交安装的单自由度积分陀螺仪和3个正交安装的单自由度MEMS陀螺仪，所述3个正交安装的单自由度积分陀螺仪控制台体的轴端电机，使台体稳定在惯性空间，所述3个正交安装的单自由度MEMS陀螺仪测量台体相对惯性空间的角速度，经过姿态更新后实时给出台体相对于惯性坐标系的坐标变化矩阵。

在上述惯性平台系统中，所述惯性平台系统的各框架及基座上，均分别安装有3个正交的单自由度MEMS陀螺仪，用于测量惯性平台系统各框架及基座的角运动信息。

在上述惯性平台系统中，所述台体上还包括加速度计组合，所述加速度计组合包括4个石英加速度计，其中3个石英加速度计正交安装构成加速度计输入轴坐标系，第4个石英加速度计在所述加速度计输入轴坐标系中斜置安装；所述加速度计输入轴坐标系与台体坐标系OXYZ重合。

在上述惯性平台系统中，所述第4个斜置安装的石英加速度计的输入轴与其他3个石英加速度计的输入轴的夹角相同。

在上述惯性平台系统中，所述夹角的余弦值的绝对值为