[发明专利]一种基于双轴转位机构的MEMS自主初始对准方法

说明书

本发明提供一种一种基于双轴转位机构的MEMS自主初始对准方法，在没有磁强计、GPS信息和多普勒计程仪等外界辅助导航信息的条件下，以双轴旋转调制型捷联惯导为基础，设计了适用于MEMS的双轴旋转调制捷联罗经初始对准方法，通过改变双轴转位机构的旋转调制转位方案，缩短MEMS自主初始对准的时间和提高MEMS自主初始对准的精度，从而更快更准地完成MEMS捷联惯性导航系统的初始对准，并且本发明既能在摇摆基座也能在静基座下完成MEMS捷联惯导系统的自主对准。

技术领域

本发明涉及一种基于双轴转位机构的MEMS自主初始对准方法。

背景技术

初始对准技术是惯性导航系统进入导航的前提，其目的是为惯性导航系统提供准确的初始姿态信息，为惯导系统的惯导解算提供初始条件。惯性器件的精度是影响惯性导航系统成本的主要因素，选用MEMS作为惯性导航系统的惯性器件可以大大降低惯性导航系统的成本。但低成本的MEMS惯性器件陀螺漂移较大，不能感受到地球自转角速度，因此传统的自主初始对准方法不适用于MEMS摇摆基座下的自主初始对准。而采用MEMS双轴旋转调制型捷联罗经对准方法可以完成MEMS的自主初始对准并达到一定的精度要求，通过改变双轴转位机构的旋转调制转位方案，可以有效地缩短MEMS自主初始对准的时间和提高MEMS自主初始对准的精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在没有磁强计、GPS信息和多普勒计程仪等外界辅助导航信息的条件下，通过双轴旋转调制的方式，MEMS能够自主完成初始对准，并通过改变双轴转位机构的旋转调制转位方案，可以有效地缩短MEMS自主初始对准的时间和提高MEMS自主初始对准的精度，并且本发明既能在摇摆基座也能在静基座下完成MEMS捷联惯导系统的自主对准。

本发明的目的是这样实现的：步骤如下：

步骤一：采集MEMS陀螺仪和加速度计数据并进行标定补偿；

步骤二：适用于MEMS的双轴旋转调制算法设计；

步骤三：适用于MEMS的双轴旋转调制型捷联罗经初始对准算法设计；

步骤四：改变双轴转位机构的旋转调制转位方案，缩短MEMS自主初始对准时间并提高MEMS自主初始对准的精度；

步骤五：得到MEMS初始状态。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.步骤二中具体包括：

一个双轴旋转调制周期内的A、B、C、D四个固定位置上，3个陀螺仪常值漂移在载体系上引起的姿态角误差满足：

其中，每个固定位置的停顿时间均为T_s，分别为陀螺仪漂移在载体系x_b轴、y_b轴和z_b轴的投影；

以陀螺仪的其中一个转动周期为例，次序1、3、6、8构成的转动周期内，x、y轴的陀螺仪漂移在载体坐标系平面内呈现出正反各一周的变化规律，在上述的4个转换次序中，陀螺仪漂移在载体系x_b轴的投影在每个转动过程中经过积分作用后为：

式中，分别为陀螺仪漂移在旋转系x_r轴、y_r轴和z_r轴的投影，ω为转位机构的旋转角速度，T_z为转位机构每个转动过程的时间；

得到陀螺仪漂移在载体系y_b轴的投影在每个转动过程中经过积分作用后为：

整周期的积分过程中陀螺仪产生的常值偏差为0，即：