[发明专利]一种微惯性寻北仪及其应用方法

说明书

本发明公开了一种微惯性寻北仪及其应用方法，微惯性寻北仪包括壳体，所述壳体中设有可转动的传感器安装块，所述传感器安装块上设有磁吸连接件，且所述壳体中设有沿传感器安装块的周向间隙布置的电磁铁，所述壳体中还设有控制单元，所述电磁铁的控制端均与控制单元连接。方法包括：控制单元依次控制每个电磁铁通电/断电直到传感器安装块旋转180°，同时获取X轴传感组件和Y轴传感组件的反馈数据；根据传感器安装块旋转180°前后的反馈数据，计算消除传感组件零偏影响后的俯仰角、滚动角和方位角。本发明结构简单且使用方便。

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，尤其涉及一种微惯性寻北仪及其应用方法。

背景技术

基于MEMS陀螺仪和MEMS加速度计的微惯性寻北仪具有低成本、小尺寸、易安装等优点。寻北仪的内部传感器组合通常为双轴或三轴陀螺仪和双轴或三轴加速度计。经过标定的陀螺仪仍然存在剩余零偏，且寻北仪安装在工作面上会带来不确定的安装误差，这些因素都会显著影响寻北精度。

旋转调制是减小陀螺仪剩余零偏影响的常用方法，对应于静态使用环境下的寻北仪，可采用陀螺仪敏感轴方向转位180°的方式现场消除剩余零偏；此外，寻北仪与安装面之间的安装误差也可以通过传感器整体180°转位得到进一步校准。

为实现传感器敏感方向的转动，现有技术主要为外部机构转动或内部机械转动两种方式，外部机构转动是在寻北仪下方安装转盘，造成体积过大，不便于实际使用。内部机构转动一般采用较为复杂的机械结构，导致生产装配工序繁多，可靠性较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种微惯性寻北仪及其应用方法，结构简单且使用方便。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种微惯性寻北仪，包括壳体，所述壳体中设有可转动的传感器安装块，所述传感器安装块上设有磁吸连接件，且所述壳体中设有沿传感器安装块的周向间隙布置的电磁铁，所述壳体中还设有控制单元，所述电磁铁的控制端均与控制单元连接。

进一步的，所述传感器安装块的前部通过转轴连接有轴承，所述轴承安装于壳体的内壁，所述转轴远离传感器安装块的中心。

进一步的，所述轴承为阻尼轴承。

进一步的，所述电磁铁在壳体的左右两侧交错布置，所述磁吸连接件安装于传感器安装块的侧边。

进一步的，所述传感器安装块上还安装有X轴传感组件和Y轴传感组件，所述X轴传感组件和Y轴传感组件分别连接控制单元。

进一步的，所述X轴传感组件包括分别设置于传感器安装块同一侧边的X轴加速度计和X轴陀螺仪，所述Y轴传感组件包括分别设置于传感器安装块同一侧边的Y轴加速度计和Y轴陀螺仪，所述X轴加速度计和Y轴加速度计分别设置于传感器安装块的相邻侧边。

本发明还提出任一所述的微惯性寻北仪的应用方法，包括以下步骤：

S1）控制单元依次控制每个电磁铁通电/断电直到传感器安装块旋转180°，同时获取X轴传感组件和Y轴传感组件的反馈数据；

S2）根据传感器安装块旋转180°前后的反馈数据，计算消除零偏影响后的俯仰角、滚动角和方位角。

进一步的，所述电磁铁按照逆时针/顺时针方向升序编号，步骤S1）中依次控制每个电磁铁通电/断电直到传感器安装块旋转180°的步骤具体包括：为当前电磁铁通电，若存在后续编号的电磁铁，等待预设时间后，将当前电磁铁断电，同时为下一编号的电磁铁通电，若当前电磁铁为最后的编号，则传感器安装块旋转180°。

进一步的，步骤S2）中俯仰角表达式如下：