[发明专利]一种基于陀螺寻北仪的连续寻北方位更新方法和系统

说明书

本发明公开一种基于陀螺仪寻北仪的连续寻北方位更新方法和系统，所述方法具体包括：S101：利用寻北仪进行第n次寻北，获取多方位测量数据和惯组角位置数据，所述寻北仪对所述多方位测量数据方位解算，获得第n次寻北的方位和姿态数据；S102：主控上位机将所述第n次寻北的所述方位和姿态数据作为第n+1次姿态更新解算的初值；S103：所述主控上位机将所述初值发送给所述寻北仪以进行第n+1次寻北，直到寻北时长大于等于预定时长时终止寻北，其中n为自然数。

技术领域

本发明涉及陀螺寻北仪的寻北方法，特别是一种基于陀螺寻北仪的连续寻北方位更新方法和系统。

背景技术

激光陀螺寻北仪是惯性技术的重要应用成果之一，通过高精度的激光陀螺敏感地球自转角速度在载体坐标系的分量来确定北向，能够全天候、可靠地工作，不受外部环境如地球磁场、地形、气候等影响，且可以在没有任何外部方位信息的情况下实现自主寻北功能，测出寻北系统在当地位置与真北方向的夹角。

连续寻北是实现寻北仪长时间工作值班，保持数据更新的有效方法，其核心是在第一次寻北结束后，利用高精度激光陀螺短时间高精度导航的特性进行姿态更新，实时输出当前真北方位，在两次寻北有效时间节点间也能够保持真北方位输出，达到寻北仪实时更新系统北向方位的目的。

目前的寻北方法普遍为采用多位置寻北方法，并结合相应误差补偿方法，以抵消陀螺常值零偏和随机漂移对寻北精度的影响。这种方法需要在上位机或嵌入式控制板的控制下操纵电机带动转位机构，惯性测量单元以恒定角速度连续旋转，通过连续旋转周期性改变姿态矩阵使系统缓慢变化的误差在转动周期内均值尽量接近零。这类方法可减少系统误差累加、提高系统对准可观测度，但也带来寻北过程准备时间的加长。

鉴于传统的惯性高精度寻北方法需要较长的准备时间，传统寻北方法已无法满足时空基准系统对于快速性的需求。为进一步提升高精度激光陀螺寻北仪的使用效率，需要对寻北方位更新方法进行优化，寻找兼顾快速性与高精度的时空基准解决方案。

发明内容

为解决上述问题至少之一，本发明提供一种基于陀螺寻北仪的连续寻北方法和系统，

一方面，本发明公开了一种基于陀螺寻北仪的连续寻北方法，包括

寻北仪包括：导航计算机、惯性测量单元、嵌入式驱动板和电机及转位机构；

主控上位机用于控制所述寻北仪；

所述方法包括：

S101：利用寻北仪进行第n次寻北，获取多方位测量数据和惯组角位置数据，利用所述惯组角位置数据获得所述惯性测量单元相对于寻北仪坐标系的姿态矩阵，所述寻北仪对所述多方位测量数据进行方位解算，获得第n次寻北的方位和姿态数据；

S102：主控上位机将所述第n次寻北的所述方位和姿态数据作为第n+1次姿态更新解算的初值；

S103：所述主控上位机将所述初值发送给所述寻北仪以进行第n+1次寻北，直到寻北时长大于等于预定时长时终止寻北，其中n为自然数。

所述第n次寻北具体包括：

所述主控上位机发送寻北转位指令；

所述嵌入式驱动板根据所述寻北转位指令控制所述电机及转位机构进行转位；

所述电机和转位机构带动所述惯性测量单元转动到预定角位置并获取惯组角位置数据；

所述惯性测量单元将不同角位置的测量数据发送至所述导航计算机；

所述导航计算机根据所述测量数据进行寻北实时解算，获得方位和姿态数据并发送至主控上位机，所述导航计算机接收所述惯组角位置数据，利用所述惯组角位置数据获得所述惯性测量单元相对于寻北仪坐标系的姿态矩阵，并利用所述姿态矩阵对所述惯性测量单元数据反解。