[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

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种测量方法，尤其涉及的是一种基于双轴转动方案的捷联惯导系统误差抑制方法。

(二)背景技术

捷联惯性导航系统在工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰破坏，是一种自主式导航系统。捷联惯性导航系统与平台式惯性导航系统比较有两个主要的区别：①省去了惯性平台，陀螺仪和加速度计直接安装在飞行器上，使系统体积小、重量轻、成本低、维护方便。但陀螺仪和加速度计直接承受飞行器的振动、冲击和角运动，因而会产生附加的动态误差。这对陀螺仪和加速度计就有更高的要求。②需要用计算机对加速度计测得的飞行器加速度信号进行坐标变换，再进行导航计算得出需要的导航参数(航向、地速、航行距离和地理位置等)。

光学陀螺是一种无机械转动的固态陀螺，适用于捷联惯性导航系统。但是光学陀螺零偏是引起捷联惯性导航系统导航误差的主要因素，常规的捷联式系统方案目前尚未满足舰船惯性导航系统长时间高精度的导航需求。

在惯性器件精度达到一定要求后，采用补偿惯性器件偏差的方法来进一步改善系统的性能是实现更高精度导航的一个实现途径。旋转调制技术作为一种惯性器件偏差自补偿方法，对惯性器件偏差进行调制，抵消器件偏差对系统精度的影响。旋转调制捷联惯性导航系统在捷联惯导系统的外面加上转动机构和测角装置，导航解算仍采用了捷联惯导算法，直接计算出来的是惯性测量单元(IMU)的姿态，根据IMU相对于载体的转动角度(由测角装置实时获得)得到载体的姿态信息。

(三)发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种将惯性测量单元绕载体方位轴和纵摇轴连续旋转方案的捷联惯导系统误差抑制方法。

本发明的技术解决方案为：一种基于双轴转动方案的捷联惯导系统误差抑制方法，其特征在于将惯性测量单元绕不与自身重合的载体方位轴和纵摇轴连续转动，利用惯性测量单元连续转动过程中IMU坐标系与导航坐标系的相对位置关系，即可确定惯性器件常值偏差的抑制形式，其具体步骤如下：

(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