[发明专利]一种基于四脉冲原子干涉陀螺仪的寻北方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于四脉冲原子干涉陀螺仪的寻北方法及系统，该寻北方法包括：将四脉冲原子干涉陀螺仪置于水平位置转台上，改变地球自转轴与四脉冲原子干涉陀螺仪输入轴之间的夹角θ_North，测量得到各个对应的输出相位Φ_Ω；建立四脉冲原子干涉陀螺仪的输入输出关系的线性模型；基于线性模型拟合得到输出相位Φ_Ω与夹角θ_North的关系函数，基于关系函数测得真北方向；利用四脉冲原子干涉陀螺仪的高精度测量能力，确定真北方向，能够满足高精度寻北的需求，在科学和工程实践中具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及原子干涉陀螺仪技术领域，尤其涉及一种基于四脉冲原子干涉陀螺仪的寻北方法及系统。

背景技术

寻北仪通常采用陀螺仪作为敏感地球自转角速率的测量部件，利用陀螺仪测得的地球自转角速率分量值和加速度计测得的载体倾角，经过解算确定载体方位角，即载体基准轴与真北方向的夹角，主要用于初始对准和方向控制、野外侦查定向、确定射向方位、平台方位基准校准、地下施工测向。

传统寻北仪例如光纤陀螺寻北仪以各种传统陀螺仪为基础，寻北仪的寻北精度主要取决于所用陀螺仪的精度，目前在科学和工程实践中有越来越多的高精度寻北的需求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于四脉冲原子干涉陀螺仪的寻北方法及系统，利用四脉冲原子干涉陀螺仪的高精度测量能力，确定真北方向，能够满足高精度寻北的需求，在科学和工程实践中具有潜在的应用价值。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于四脉冲原子干涉陀螺仪的寻北方法，包括：

步骤1，将四脉冲原子干涉陀螺仪设置于水平位置转台上，改变地球自转轴与所述四脉冲原子干涉陀螺仪输入轴之间的夹角θ_North，测量得到各个对应的输出相位Φ_Ω；

步骤2，建立所述四脉冲原子干涉陀螺仪的输入输出关系的线性模型；

步骤3，基于所述线性模型拟合得到输出相位Φ_Ω与所述夹角θ_North的关系函数，基于所述关系函数测得真北方向。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述步骤1包括：

将所述原子干涉陀螺仪固定在所述水平位置转台上，使所述原子干涉陀螺仪的输入基准轴与水平面平行，并与正东或正北方向重合；

将所述水平位置转台的初始指北角度θ_North(0)定义为所述水平位置转台的0°；

启动所述水平位置转台后控制所述水平位置转台分别转动各个设定角度值为各组所述夹角θ_North(i)，i表示第i组数据；

分别记录所述水平位置转台转动θ_North(i)角度后处于静止状态时所述原子陀螺测量的输出相位Φ_Ω(i)。

可选的，各个所述设定角度值包括：0°、±20°、±40°、±60°、±80°、±100°、±120°、±140°、±160°以及±180°中的一个或多个。可选的，

可选的，所述线性模型为：

其中，为有效拉曼光波矢，为重力加速度，T为前两束拉曼脉冲作用间隔时间，为地球自转速度，θ_Latitude为当地纬度，θ₀为水平位置转台零位相对于地理北的偏差角。

可选的，所述步骤3中通过三角函数进行拟合。

可选的，所述步骤3中基于所述关系函数测得真北方向包括：