[发明专利]光电吊舱三轴陀螺仪漂移实时修正方法

说明书

本发明公开了光电吊舱三轴陀螺仪漂移实时修正方法，本发明将高精度载体姿态数据实时引入光电吊舱，通过吊舱方位平台转角和俯仰平台转角得到光电吊舱陀螺仪的高精度姿态角及估计姿态角，通过控制器追踪得到实时陀螺仪漂移值，并实时修正了三轴陀螺仪的漂移。

技术领域

本发明涉及光电吊舱自动控制技术领域，具体涉及光电吊舱三轴陀螺仪漂移实时修正方法。

背景技术

光电吊舱安装于飞行器，进行对目标的搜索，跟踪。飞行器的飞行环境复杂且变化巨大，导致光电吊舱的外部环境温度变化情况复杂。光电吊舱使用陀螺测量任务载荷空间角速率，但陀螺仪零位随温度和时间发生漂移，导致任务载荷空间角速率发生偏差，视频图像任务设备画面中心漂移。

现有吊舱陀螺仪解决温度漂移的办法大多采用两种方案：一是采用手动陀螺仪漂移补偿，吊舱操作人员在发现吊舱陀螺仪漂移时，观察任务载荷实时画面，分析出吊舱漂移大小和方向，通过吊舱控制手柄，输入陀螺仪漂移修正值，当画面稳定不再漂移时，即完成一次手动补偿。另一种方案是，将吊舱整体平台放入高低温箱中温度校准补偿，实时采集记录每个温度状态下陀螺仪的漂移偏差，最后使用高阶曲线拟合出温度与漂移的函数，并将该函数记录在吊舱内置计算机中。使用时，根据吊舱陀螺仪实时温度，实时根据“温度与漂移函数”计算出漂移补偿值进行漂移补偿。手动补偿方案需要操作员实时操作，耗费操作员精力与时间，耽误正常作业，且精度低。整体平台温度校准，需要大容量校准箱，且校准时间长，生产效率低下。

发明内容

为了解决现有吊舱中陀螺仪漂移问题，本发明提供了一种光电吊舱三轴陀螺仪漂移实时修正方法。本发明用于实现光电吊舱自动实时在线完成陀螺仪漂移补偿，代替目前吊舱陀螺仪漂移手动补偿和温度校准补偿。

本发明通过下述技术方案实现：

光电吊舱三轴陀螺仪漂移实时修正方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将光电吊舱和惯性姿态传感器均安装在载体上，光电吊舱基座相对于惯性姿态传感器静止，光电吊舱基座体轴坐标系平行于惯性姿态传感器体轴坐标系，且光电吊舱基座体轴坐标系X轴与惯性姿态传感器体轴坐标系X轴同向；

步骤2，惯性姿态传感器实时输出测量的姿态数据，包括俯仰姿态角E_{S_pitch}，滚转姿态角E_{S_roll}和偏航姿态角E_{S_pan}；

步骤3，根据步骤2的姿态数据计算得到光电吊舱三轴陀螺仪姿态角，包括俯仰姿态角L，滚转姿态角E_{L_roll}和偏航姿态角E_{L_pan}；

步骤4，根据陀螺仪三轴原始角速率与陀螺仪三轴角速率漂移估计值计算得到光电吊舱三轴陀螺仪三轴估计角速率矩阵M_A；

步骤5，根据光电吊舱三轴陀螺仪姿态角计算三轴陀螺仪姿态角四元素矩阵M_Z；

步骤6，根据光电吊舱三轴陀螺仪估计角速率矩阵M_A和三轴陀螺仪姿态角四元素矩阵M_Z计算得到三轴陀螺仪姿态估计角；

步骤7，根据三轴陀螺仪姿态角和陀螺仪三轴角速率漂移估计值，得到当前陀螺仪三轴角速率漂移估计值；

步骤8，根据陀螺仪三轴原始角速率与步骤7得到的当前陀螺仪三轴角速度漂移估计值，得到漂移修正后的陀螺仪三轴角速率。

优选的，所述步骤3具体通过下式计算得到光电吊舱三轴陀螺仪姿态角：