[发明专利]一种双陀螺寻北姿态基准仪及寻北方法

权利要求书

1.一种双陀螺寻北姿态基准仪，其特征在于，包括惯性测量单元、转位台体、光栅编码器、电源系统、信号采集板与导航解算板；所述惯性测量单元包括正交安装的北向陀螺与东向陀螺，对应于每个陀螺均在同轴安装一个加速度计；所述惯性测量单元与光栅编码器分别安装在所述转位台体的上、下端面，从而能够通过转位台体带动惯性测量单元与光栅编码器同步转动；所述惯性测量单元能够可拆卸安装天向陀螺，并使天向陀螺正交于北向陀螺与东向陀螺；所述信号采集板用于采集陀螺信号和加速度计信号给导航解算板；导航解算板中配置有天向陀螺模拟程序，用于根据光栅编码器的测量值模拟计算出天向陀螺的测量值。

2.根据权利要求1所述的双陀螺寻北姿态基准仪，其特征在于，所述转位台体通过磁屏蔽罩进行磁屏蔽。

3.根据权利要求1所述的双陀螺寻北姿态基准仪，其特征在于，所述转位台体的电机采用有刷电机。

4.根据权利要求1所述的双陀螺寻北姿态基准仪，其特征在于，所述惯性单元能够可拆卸安装同轴于所述天向陀螺的加速度计。

5.根据权利要求1所述的双陀螺寻北姿态基准仪，其特征在于，天向陀螺模拟程序中存储有光栅编码器读数与天向陀螺的测量值的映射关系。

6.根据权利要求5所述的双陀螺寻北姿态基准仪，其特征在于，通过映射表存储光栅编码器的读数与天向陀螺的测量值的映射关系；或者通过光栅编码器的读数与天向陀螺的测量值之间的映射函数：以光栅编码器的读数为自变量，并以天向陀螺的测量值为因变量。

7.根据权利要求6所述的双陀螺寻北姿态基准仪，其特征在于，将修正后的光栅编码器读数Ψ″映射到天向陀螺的测量值Ψ上，即当光栅编码器读数为Ψ′时，根据光栅编码器的误差计算修正后的光栅编码器读数Ψ″，根据Ψ′就能得到天向陀螺的测量值为Ψ；

根据光栅编码器的读数Ψ′对光栅编码器的误差dΨ′利用二次谐波进行拟合，并根据下式对光栅编码器的读数Ψ′进行修正：Ψ″＝Ψ′-dΨ′；其中，Ψ″表示修正后的光栅编码器读数。

8.一种如权利要求1或4所述的双陀螺寻北姿态基准仪的寻北方法，其特征在于，包括以下步骤：

在转位台体上装配调式部分后进行标定，调式部分包括天向陀螺与对应的加速度计：

通过系统级标定方法得出系统误差，并将北向陀螺、东向陀螺、天向陀螺以及对应加速度计的测量误差和安装误差标定出来，提高系统精度；

参数验证：标定完成后，通过三轴转台进行参数验证；

对光栅编码器进行标定，得到光栅编码器的读数与天向陀螺的测量值的映射关系，标定后拆卸调式部分；

装订经纬度：在寻北系统中，将经纬度当做寻北命令，当设备接收到经纬度信息时，寻北开始；

粗对准：当接到寻北命令后，通过控制电机旋转，使转位台体回到零位即光栅编码器零位，转位时间为30s，通过基于静基座的初始对准方法得到姿态信息，便于后期解算；

单轴旋转调制：采用两位置转/停的旋转方式控制转位台体进行旋转；

寻北解算：采用捷联解算算法，根据旋转矢量计算出载体相对于导航坐标系的姿态；所述旋转矢量包括北向陀螺、东向陀螺、天向陀螺的角速度，还包括各加速度计的加速度，其中天向陀螺的测量值根据光栅编码器的读数模拟计算得到。

9.一种如权利要求8所述的双陀螺寻北姿态基准仪的寻北方法，其特征在于：采用逆向解算算法对捷联解算算法的结果进行二次解算，以修正解算结果。