[发明专利]一种双轴倾角仪计算方法

说明书

本发明公开了一种双轴倾角仪计算方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将倾角仪通过工装装于双轴转台上进行六位置标定，计算出标定矩阵；(2)利用标定矩阵进行敏感轴标定补偿，并计算俯仰角及横滚角；(3)根据俯仰角及横滚角计算出虚拟Z敏感轴数据并重新进行补偿，最终计算获得载体当前的俯仰角及横滚角信息。本发明解决现有技术中欧拉角输出及误差标定的问题，具有较高的工程化应用价值和推广价值。

技术领域

本发明属于惯性测量技术领域，具体涉及一种双轴倾角仪计算方法。

背景技术

在双轴倾角仪测量系统中，测角精度是该系统一个重要参数。现有的双轴倾角仪一般只测量敏感轴与水平面的夹角，并没有反映被测体与空间的欧拉角关系，导致在常规惯性导航领域使用时需进行角度转换；同时现有双轴倾角仪在标定时只进行了双轴误差标定，因此在安装时多需要正反两次安装进行安装偏角的误差补偿，不利于使用。因此，如何解决以上两个问题是双轴倾角仪系统的一个重点研究方向。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种双轴倾角仪计算方法，包括标定方法及实时解算方法，旨在解决现有技术中欧拉角输出及误差标定的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种双轴倾角仪计算方法，包括下述步骤：

(1)将倾角仪通过工装装于双轴转台上进行六位置标定，计算出标定矩阵H；

(2)利用标定矩阵H进行敏感轴标定补偿，并计算俯仰角及横滚角；

(3)根据俯仰角及横滚角计算出虚拟Z敏感轴数据并重新进行补偿，最终计算获得载体当前的俯仰角及横滚角信息。

优选地，步骤(1)标定流程，具体包括：

(1.1)定义倾角仪X敏感轴为横滚轴，Y敏感轴为俯仰轴，通过工装将双轴倾角仪装于水平调平后的双轴转台上，任一敏感轴系与转台俯仰转动轴系重合；

(1.2)旋转转台使X敏感轴、Y敏感轴分别处于六个位置，其中定义Y敏感轴正向朝天为第1位置，将X敏感轴、Y敏感轴在XY平面内从第1位置绕原点依次旋转90°分别得到第2位置、第3位置、第4位置，XY平面为水平面时为第5位置，将第5位置的X敏感轴正向反向得到第6位置；每个位置采集数据预定时长，并取数据的平均值分别计算Xi及Yi；其中：Xi表示第i个位置的X轴数据平均值，Yi表示第i个位置的Y轴数据平均值；

(1.3)根据公式X0＝(X2+X4)/2及Y0＝(Y1+Y3)/2分别计算X敏感轴与Y敏感轴的数据零位；

(1.4)根据公式Axi＝Xi-X0及Ayi＝Yi-Y0分别计算X敏感轴与Y敏感轴的补偿零位后数据；

(1.5)根据公式H＝((X'*X)^-1*X'*Y)'计算出标定矩阵H；其中：X'为X的转置矩阵；X^-1为X的求逆矩阵。

优选地，步骤(2)为实时解算流程，倾角仪安装到载体上后按以下步骤解算，具体包括：

(2.1)实时采集X敏感轴、Y敏感轴的输出记为Ax0(t)及Ay0(t)，其中t为当前实时时间；

(2.2)根据公式计算补偿后的X敏感轴、Y敏感轴数据；

(2.3)根据公式pitch0(t)＝arc sin(Ay1(t))及分别计算俯仰角及横滚角。

优选地，步骤(3)具体包括：

(3.1)根据公式Az0(t)＝cos(roll0(t))*cos(pitch0(t))计算虚拟Z敏感轴数据；

(3.2)根据公式重新计算补偿后的X敏感轴、Y敏感轴数据；