[发明专利]在恶劣环境下提高光纤陀螺寻北精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法，尤其是一种在恶劣环境下提高光纤陀螺寻北精度的方法，属于寻北定向测量的技术领域。

背景技术

光纤陀螺仪是一种没有机械转子的新型全固态光纤传感器，它用来测量物体的旋转角速度。由于其精度高，抗冲击振动能力强，易于设计和制造等特点，现在越来越广泛在寻北仪，经纬仪，测斜仪等寻北定向领域使用。但是当环境温度太高太低或者剧烈变化时，陀螺仪的漂移将会迅速增大，这会导致寻北精度急剧下降。

在传统寻北方法中，多位置法或者N位置法是非常常用的方法。例如4位置法，三位置法等。寻北精度取决于陀螺的偏置漂移和噪声。通常增加每个位置的测量时间可以抑制陀螺噪声的影响，降低测量时间可以抑制偏置漂移的影响。因此，抑制噪声和抑制偏置漂移相互冲突，特别是当环境温度变得恶劣时，偏置漂移将会显著增加。为了实现高精度寻北，关键是找到解决同时抑制噪声和偏置漂移的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种在恶劣环境下提高光纤陀螺寻北精度的方法，其操作方便，能对噪声和漂移同时抑制，增加信噪比，提高寻北精度，适应范围广。

按照本发明提供的技术方案，所述在恶劣环境下提高光纤陀螺寻北精度的方法，所述提高光纤陀螺寻北精度的方法包括如下步骤：

s1、选取N个测量位置点，利用光纤陀螺对N个位置点进行方位角测量，其中，对N个测量位置点中的初始位置点进行初始测量及末尾测量，以得到N+1个测量值，相邻两个测量位置点的角度间隔为N=ml+1；

s2、对上述N+1个测量值，顺序选取k个测量值为一组，对每组内的k个测量值计算组内方位角；

s3、根据上述步骤s2中得到的若干组内方位角，计算得到所需的最终方位角。

所述步骤s1中，在利用光纤陀螺进行测量时，每个位置的测量时间为5～20s，位置之间的转换时间为3～5s。

所述步骤s3中，对若干组内方位角进行计算平均值得到最终方位角。

所述k的取值为3或4。

本发明的优点：通过对初始位置在测量起始时间和结束时间测量两次，从而补偿漂移；按测量顺序每k个临近位置分为一组计算组方位角，最终的方位角通过组方位角平均得到；每次测量时转位角间隙变大，从而使得在同一组中，地球自转速率在同一组的三个位置上差别很大，从而提高性噪比；同时，在寻北过程中，从一个位置到另一个位置的转位速度必须尽量快，通过上述过程解决了陀螺寻北过程中不能同时抑制噪声和漂移的两难境地，也可以应用到其他使陀螺偏置漂移变大而需要高精度寻北的场合。

附图说明

图1为现有测量中温度上升时测斜陀螺的偏置漂移示意图。

图2为地球自转分量的示意图。

图3为陀螺寻北示意图。

图4为现有N位置法寻北的示意图。

图5为本发明的寻北示意图。

图6为本发明在寻北测试中光纤陀螺在初始位置的输出示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

为了能在恶劣环境下提高光纤陀螺寻北精度，所述提高光纤陀螺寻北精度的方法包括如下步骤：

s1、选取N个测量位置点，利用光纤陀螺对N个位置点进行方位角测量，其中，对N个测量位置点中的初始位置点进行初始测量及末尾测量，以得到N+1个测量值，相邻两个测量位置点的角度间隔为N=ml+1；一般说来，m取值使得90°<Δθ<180°，l，m为整数。

在利用光纤陀螺进行测量时，每个位置的测量时间为5～20s，位置之间的转换时间为3～5s。本发明实施例中，通过对测量时间以及位置之间的转换时间进行缩短，能够对偏置漂移造成的误差进行有效抑制。

s2、对上述N+1个测量值，顺序选取k个测量值为一组，对每组内的k个测量值计算组内方位角；

所述k的取值为3或4，即将N+1个测量值分为3个一组或4个一组，当k为3时，根据N+1个测量值，能得到N-1个组内方位角，当k为4时，根据N+1个测量值，能得到N-2个组内方位角。

s3、根据上述步骤s2中得到的若干组内方位角，计算得到所需的最终方位角。对若干组内方位角进行计算平均值得到最终方位角。

下面通过具体的描述说明，来进一步说明本发明进行提高光纤陀螺寻北精度的可行性及有效性，具体地：

光纤陀螺的噪声通常可以用艾伦方差来描述，即：