[发明专利]一种用于双轴旋转MEMS-SINS的十六位置旋转调制方法

说明书

本发明涉及一种用于双轴旋转MEMS‑SINS的十六位置旋转调制方法领域。所述方法包括如下步骤：令MEMS方位轴沿oz_b轴方向做单轴正反旋转运动，反转180°、反转90°、正转180°、正转90°，每个位置停留T_s秒，该旋转过程方位轴的常值偏差无法被调制，因此在单轴转停运动结束后，令MEMS绕oy_b轴正向旋转180°使方位轴朝下转至位置B；到达位置B后，绕‑oz_b轴重复步骤(1)中的单轴旋转过程以消除方位轴误差累积，单轴旋转结束后，再令MEMS绕oy_b轴反向旋转180°重新回到位置A。本发明提高了双轴旋转式MEMS‑SINS的导航定位精度，具有旋转方式简单、易于实现、对低成本MEMS惯性器件误差抑制效果明显等优点。

技术领域

本发明涉及双轴旋转式MEMS捷联惯导系统旋转调制方法领域，特别涉及一种用于双轴旋转MEMS-SINS的十六位置旋转调制方法领域。

背景技术

微机电系统(MEMS)惯性器件以其体积小、成本低、功耗小、可靠稳定的优点，近年来被广泛应用于制导航空弹药、小型飞行器、机器人等领域。但现有MEMS惯性器件普遍存在精度低、零偏大、信噪比低等问题，所以在应用于纯惯性导航系统中时，必须进行合适的误差补偿。旋转调制属于系统补偿技术中的一种，可以有效实现惯性器件误差的自补偿旋转调制技术虽然可以将惯性器件的常值偏差在一个整周期内调制成零均值的形式，从而使器件常值误差为零。常规的单轴旋转调制方案仅能消除旋转轴垂直平面内的惯性器件偏差对系统导航精度的影响，而旋转轴方向的器件偏差仍会不断累积引起导航误差。为了实现三轴惯性器件偏差的完全补偿，提高导航系统定位精度，本发明提出了一种基于MEMS惯性器件的绕载体方位轴和横摇轴的双轴转停方案。

目前，学者们正努力寻求有效提高捷联惯导系统导航精度的旋转调制方案。文献《三轴旋转捷联惯导系统旋转方案设计》(仪器仪表学报,2013,34(01):65-72)通过分析光纤陀螺误差传播特性提出了三轴四位置旋转方案，系统定位误差显著减少，但该方案是基于三轴转台设计的，三轴转台体积大成本高，并不适用于基于MEMS的低成本捷联惯导系统领域；文献《一种改进的双轴旋转惯导系统十六位置调制方案》(中国惯性技术学报,2013,21(01):46-50)提出了一种改进的双轴十六位置调制方案，该方案可以调制惯性器件的常值零偏、安装误差、标度因数误差，有效减小了安装误差引起的位置误差振荡幅值，但该方案依旧是针对高精度惯性器件所设计且该方案仍处于实验仿真阶段并未进行试验验证；文献《激光陀螺捷联惯导系统旋转调制技术研究》(哈尔滨工业大学,2010)通过分析激光陀螺的误差传播方程提出了一种双轴三十二位置连续旋转方案，但激光陀螺的连续旋转误差传播特性设计了适用于光纤陀螺的双轴旋转方案，但光纤陀螺的连续旋转会激发出更严重的标度因数误差，而且过多的转位步骤还会引入较大的转位机构误差，导致系统导航定位误差变大，所以该方案并不能有效提高系统导航定位精度。目前尚未有人提出基于MEMS惯性器件的双轴旋转方案。

发明内容

本发明目的在于通过分析MEMS陀螺仪误差的调制原理，提出一种适用于MEMS惯性器件的双轴十六位置转停方案，通过该方案最大限度的抑制MEMS惯性器件偏差，进一步提高双轴旋转式MEMS-SINS的导航定位精度。

本发明是这样实现的：

一种用于双轴旋转MEMS-SINS的十六位置旋转调制方法，所述方法包括如下步骤：

(1)令MEMS方位轴沿oz_b轴方向做单轴正反旋转运动，反转180°、反转90°、正转180°、正转90°，每个位置停留T_s秒，该旋转过程方位轴的常值偏差无法被调制，因此在单轴转停运动结束后，令MEMS绕oy_b轴正向旋转180°使方位轴朝下转至位置B；