[发明专利]一种惯导稳定平台及其标校、安装方法

权利要求书

1.一种对惯导稳定平台进行标校的方法，其特征在于：基座(1)上设置有安装面(2)、内框(3)和外框(4)，所述安装面(2)位于外框(4)内，所述安装面(2)能够随外框(4)在水平方向转动，所述安装面(2)能够随内框(3)在竖直方向转动，且所述内框(3)能够随外框(4)转动，所述安装面(2)上设置有负载(5)，所述惯导(6)固定在基座(1)上；

所述方法包括以下步骤：

惯导(6)的输出为东北天坐标系n，东北天坐标系n与载体坐标系b的欧拉角旋转关系为：将东北天坐标系n通过在Z轴方向偏航-ψ，偏航角的定义与Z轴的旋转方向相反，在X轴俯仰θ，在Y轴方向横滚γ至与载体坐标系b对齐；

负载坐标系w的X轴为外框(4)的旋转轴，Y轴为内框(3)的旋转轴，Z轴与X轴、Y轴满足右手法则；

将东北天坐标系n系旋转得到载体坐标系b的过程中，由旋转矩阵的链式法则得到公式1：

如果在载体坐标系b系中有向量A_b，则它在东北天坐标系n中对应的坐标A_n为公式2：其中，

将公式2变形可得到公式3：利用旋转矩阵是正交矩阵的性质，公式3可变换为公式4：进一步变形为导航中常用的公式5：其中，

是导航中常用的旋转矩阵形式，和描述的是同一个旋转过程，不过是b在n系中的投影，而是n系在b系中的投影，他们互为转置；

由于载体坐标系b和负载坐标系w原点不重合，载体坐标系b需要先旋转到与负载坐标系w同向的负载坐标系w’系，再平移才能与负载坐标系w完全重合；

但是稳定平台的目的是使负载(5)保持水平，而平移不影响负载(5)的倾角，只需考虑大地坐标系n与负载坐标系w’之间的关系；

根据旋转关系可得旋转矩阵，即公式6：

其中即载体坐标系b到稳定平台零位坐标系t的旋转矩阵，与惯导(6)的安装和平台的零位有关系，为了得到简单的解算关系需要将惯导(6)的轴系与平台的轴系标定一致；

以x_b与外框(4)对应，y_b与内框(3)对应，绕外框(4)旋转p，即绕y轴旋转p；绕内框(3)旋转q，即绕x轴旋转q，对应的旋转矩阵为公式11：

由公式11可知，当p＝-γ，q＝-θ时，后5个矩阵相乘结果为单位阵，即：

同样在w'系中取向量A＝(1,0,0)^T和向量B＝(0,1,0)^T，在n系中取向量Z_n＝(0,0,1)^T，得到此时不管ψ为多少，都满足公式12：

公式12中，

满足公式12即满足稳定平台的要求，即当所述惯导(6)的横滚轴与外框(4)对齐，惯导(6)的俯仰轴与内框(3)对齐时，控制外框(4)调节量为惯导(6)的横滚的负值，内框(3)调节量为惯导(6)俯仰的负值时，可将负载调平。

2.一种基于权利要求1的标校方法的惯导稳定平台，包括基座(1)，其特征在于：所述基座(1)上设置有安装面(2)、内框(3)和外框(4)，所述安装面(2)位于外框(4)内，所述安装面(2)能够随外框(4)在水平方向转动，所述安装面(2)能够随内框(3)在竖直方向转动，且所述内框(3)能够随外框(4)转动，所述惯导(6)的横滚轴与外框(4)对齐，惯导(6)的俯仰轴与内框(3)对齐；

所述安装面(2)上设置有负载(5)，所述惯导(6)固定在基座(1)上，当基座存在扰动时，惯导(6)能够检测相应的角度变化并传输至电机控制器，电机控制器通过调节内框(3)、外框(4)的轴角进行补偿，即可保持安装面(2)的稳定。

3.一种权利要求2所述惯导稳定平台的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

将惯导(6)的横滚轴与外框(4)对齐，惯导(6)的俯仰轴与内框(3)对齐，具体方法为：调节用于固定外框(4)、内框(3)的螺丝孔的框量，使惯导(6)在旋转过程中俯仰角的变化量趋于零，将惯导(6)固定，将外框(4)调至水平，再将内框(3)调至水平。

4.如权利要求3所述的一种惯导稳定平台的安装方法，其特征在于：将所述惯导(6)固定后，还包括以下步骤：确定转台的基准零位：

A、完成安装后，记录当前惯导(6)的角度；

B、控制外框(4)运动使外框(4)水平，此时外框(4)的角度为横滚角的负值，可反推出外框(4)的零位；

C、控制内框(3)运动使内框(3)水平，此时内框(3)的角度为俯仰角的负值，再反推出内框(3)的零位。