[发明专利]一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法

摘要

本发明涉及半捷联微惯性测量系统，具体是一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法。本发明解决了现有半捷联微惯性测量系统的精度无法进一步提高的问题。一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：假设在初始时刻，s系、b系、b'系重合；步骤S2：IMU处于微旋状态；步骤S3：测量弹体的旋转角度与IMU的微旋角度之差；步骤S4：得到b'系到n系的坐标转换矩阵；步骤S5：由表示b'系到n系的坐标转换矩阵；步骤S6：IMU先正旋，再反旋；步骤S7：将式(3)分别代入式(7)和式(8)中；步骤S8：得到IMU正旋和反旋时的姿态角误差；步骤S9：得到一个正反转周期的姿态角误差。本发明适用于高速旋转弹药的飞行姿态测量。

主权项

1.一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：定义半捷联微惯性测量系统所对应的坐标系为测量坐标系，简称b'系；定义弹体坐标系为载体坐标系，简称b系；定义当地地理坐标系为导航坐标系，简称n系；定义IMU坐标系，该坐标系的原点位于系统中的IMU的几何中心，该坐标系的三个敏感轴分别指向IMU的三个敏感轴方向，该坐标系简称s系；假设在初始时刻，s系、b系、b'系重合；步骤S2：通过系统中的大量程MEMS陀螺仪实时测得弹体的转速信息，并将弹体的转速信息发送至系统中的控制电路；控制电路根据弹体转速信息控制系统中的伺服电机以一定的角速率反向旋转，由此使得IMU相对惯性坐标系处于微旋状态；步骤S3：通过系统中的光电编码器实时测得轴向上弹体的旋转角度与IMU的微旋角度之差Δγ_bb'，然后根据Δγ_bb'得到b'系到b系的坐标转换矩阵具体表示为：步骤S4：根据得到b'系到n系的坐标转换矩阵具体表示为：式(2)中：表示b系到n系的坐标转换矩阵；ψ、θ、γ分别表示b系相对n系的偏航角、俯仰角、滚转角；步骤S5：通过IMU实时敏感到b'系相对于n系的角速率并通过系统中的导电滑环将发送至控制电路，由此得到b'系到n系的坐标转换矩阵具体表示为：步骤S6：控制电路通过伺服电机控制IMU绕滚转轴先以角速率ω+正向旋转，再以角速率ω‑反向旋转，由此得到：当IMU以角速率ω₊正向旋转时，s系到b'系的坐标转换矩阵为：当IMU以角速率ω₊正向旋转时，s系到b系之间的坐标转换矩阵为：当IMU以角速率ω₊正向旋转时，在b系下，MEMS陀螺仪的常值漂移被调制为：当IMU以角速率ω₊正向旋转时，在n系下，MEMS陀螺仪的常值漂移被调制为：同理得到：当IMU以角速率ω_‑反向旋转时，在n系下，MEMS陀螺仪的常值漂移被调制为：步骤S7：将式(3)分别代入式(7)和式(8)中，由此得到：当IMU以角速率ω₊正向旋转时，在n系下，MEMS陀螺仪的常值漂移被调制为：当IMU以角速率ω_‑反向旋转时，在n系下，MEMS陀螺仪的常值漂移被调制为：步骤S8：控制电路通过伺服电机控制IMU绕滚转轴以角速率正向旋转360°，由此得到：在n系下，MEMS陀螺仪的常值漂移引起的姿态角误差为：式(11)中：T表示IMU以角速率正向旋转360°所用的时间；控制电路通过伺服电机控制IMU绕滚转轴以角速率反向旋转360°，由此得到：在n系下，MEMS陀螺仪的常值漂移引起的姿态角误差为：式(12)中：T表示IMU以角速率反向旋转360°所用的时间；式(11)‑(12)中：和均表示旋转调制角速率；和大小相等、方向相反；步骤S9：根据式(1)‑(12)得到：在一个完整的正反转周期T'内，在n系下，MEMS陀螺仪的常值漂移引起的姿态角误差为：式(13)中：T'＝2T。