[发明专利]一种MEMS等效单轴旋转惯导的构造方法

说明书

通过MEMS惯性组件绕旋转轴做有规律的旋转来调制惯性器件的低频误差，这是一种有效提高系统精度的方法，但由于受体积、功耗、成本等诸多限制，不能增加旋转机来实现旋转调制，因此充分利用载体的机动，如飞机、舰船等载体的机动能力来实现旋转运动，进而构造等效旋单轴旋转调制来降低误差。而在实际中弹不能和载体一直运动，总得会投射出去的时候，这时候在自主飞行期间就不能调制系统的误差了，需要在自主运动期间需要误差补偿，因此设计一种通过机动和直线运动估计两者之间的误差进行估计没有旋转调制时的系统误差。由于旋转调制不能调制旋转轴向的误差，利用MEMS陀螺仪的相似度计算旋转轴向陀螺仪导致的误差。

技术领域

本发明涉及旋转惯性导航领域，特别是旋转惯导的构造方法。

技术背景

随着MEMS惯性技术的发展，MEMS惯性测量系统以低成本、小体积，集成化、低功耗，抗高冲击，又可大批量生产的优势，成为各种战术武器制导系统的首选，但由MEMS惯性器件构造的的捷联测量系统，其姿态精度主要取决于陀螺仪漂移，并且精度较低。

通过惯性组件(MIMU)绕旋转轴做有规律的旋转来调制惯性器件的低频误差，这种旋转调制技术已经成为国外提高惯性导航精度的关键技术之一，在不使用外部信息的条件下，自动补偿陀螺漂移和加速度计常值及慢变误差引起的系统误差，同时也能消除刻度系数误差和安装误差的影响，这是提高MEMS惯性测量系统精度的一种有效途径。

通旋转调制来补偿误差有别于标定、初始对准和校准等需要估计惯性元件漂移进而补偿的方法，旋转调制方法不需要知道惯性元件漂移误差的估计值，而是将误差调制成某种周期变化的形式，在导航解算的过程中利用积分运算自动将误差平均抵消。

要想在战术武器中引入旋转惯导的思想，就不能够像舰船那样的导航系统，不受其体积、功耗等都限制，由于战术武器要求其导航系统体积小、成本低、功耗低和抗冲击力等，如果引入旋转机构实现旋转惯导，就得需要精密电机、驱动电路和电源等，这些都很难满足战术制导武器的要求。

为了能够也在战术武器的制导系统中实现旋转调制来提高系统的导航精度，不能够以惯导的自身旋转实现旋转惯导，那就借助外部运动来实现旋转惯导，称之为等效旋转惯导。

由于战术武器一般依附在其他载体上，如导弹、炸弹要挂在或内埋在载机上，舰船上的武器也是安装在船的某个部位，在发射前要和船一起运动。

战术武器一般不能够直接发射，发射前一般需要传递对准，需要较高的初始精度，因此通过等效旋转来提供给惯导传递对准需要的参数。

因此充分利用载体的机动，如飞机、舰船等载体的机动能力来实现旋转运动，进而构造等效旋转惯导进行误差调制，为能够在机动期间进行传递对准提供精确的参数。

发明内容

采用MEMS惯性测量系统的制导武器来说工作时间极短，需要较高的对准精度，尤其姿态精度，同时能够在对准过程中对惯性器件误差估计并补偿，提高在有效工作时间内的导航精度。

利用载体的机动，一般都能够做航向机动，而俯仰和滚转机动会受到很大限制，如载机、舰船和车辆很难实现“翻跟头”和“打滚”运动。

尽管可以做一定程度的俯仰和滚转机动，但不能够实现180^o机动，因此在这两个轴向上不够借助载体机动实现旋转调制。

但有一些的特殊的载体，如潜艇，能够实现复杂的机动。

对载机、舰船和车辆等载体来说很容易实现航向机动，因此借助载体航向机动实现旋转运动，来调制制导武器惯导系统的器件误差，进而减小系统误差，为传递对准和惯性器件误差估计及补偿提供参数。

设弹载惯导坐标系，载体坐标系，惯性坐标系，地球坐标系，导航坐标系。