[发明专利]一种基于单轴旋转调制的MEMS惯性导航系统及寻北方法

权利要求书

1.基于单轴旋转调制的MEMS惯性导航系统，其特征在于，包括外框(1)、MIMU(2)和单轴旋转调制机构，所述单轴旋转调制机构包括转盘(3)、中间板(4)、电机(5)和编码器(6)，所述外框(1)内部设置转盘(3)，所述转盘(3)上部设置MIMU(2)，下方设置中间板(4)；所述中间板(4)设置通孔，用于固定电机(5)；所述电机(5)转轴穿过通孔与转盘(3)连接，在电机下部设置编码器(6)，用于检测电机的转角和转速。

2.根据权利要求1所述的基于单轴旋转调制的MEMS惯性导航系统，其特征在于，所述电机(5)与转盘(3)通过螺栓连接。

3.基于单轴旋转调制的MEMS惯性导航系统的寻北方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将基于单轴旋转调制的MEMS惯性导航系统安装在静止的载体上，采集x、y轴MEMS陀螺的输出信号，分析输出信号的噪声分布情况；

步骤2、根据噪声分布情况，确定单轴旋转调制机构的旋转角速度ω，使被调制的MEMS陀螺的有效输出信号的频率远离主要噪声频段；

步骤3、控制单轴旋转调制机构，使转盘绕z轴做角速度为ω的连续匀速旋转，将x、y轴MEMS陀螺敏感的地球角速度信号调制成频率为ω的正弦波有效信号，同时采集x、y轴MEMS陀螺输出角速度

步骤4、对MEMS陀螺输出角速度进行FFT变换，提取频率为ω的正弦波有效信号的相位，即寻北值。

4.根据权利要求3所述的寻北方法，其特征在于，步骤1中MEMS陀螺y轴指前，x轴指右，对x、y轴MEMS陀螺的输出信号采集1～2分钟。

5.根据权利要求3所述的寻北方法，其特征在于，步骤1对x、y轴MEMS陀螺的输出信号进行FFT变换，确定输出信号的噪声分布情况。

6.根据权利1所述的基于单轴旋转调制的MEMS惯性导航系统的寻北方法，其特征在于，步骤4具体如下：

步骤4.1、对MEMS陀螺输出角速度进行FFT变换；

步骤4.2、选择提取信号的频率为F_n＝ω/360，找到对应的采样点，即：

式中，n为正整数，表示采样点，N表示采样点的个数，Fs表示采样频率；

步骤4.3、提取采样点n的有效信号，即：

式中，ω_ie表示地球自转角速度，L表示纬度，θ表示载体的俯仰角，表示载体的初始航向角，即为寻北值，ε_y0+ε_y(t)表示噪声，ε_y0和ε_y(t)分别表示y轴的常值漂移误差和随机漂移噪声。