双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法
【专利摘要】本发明属于惯性导航标校方法，具体涉及一种双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法。标校出ΔθM1、ΔγM1、ΔψM2和ΔγM2四个安装误差角，然后进行补偿，完成双轴旋转惯导的解调工作，具体步骤如下：步骤一：内环误差角ΔθM1、ΔγM1的标校与补偿；步骤二：内环误差角ΔψM2、ΔγM2的标校与补偿。本发明的优点是，通过对对双轴旋转惯导系统转轴和敏感轴之间的安装误差角进行标校，从而消除由该安装误差角引起的航姿解调误差，提高系统的航姿精度。
【专利说明】双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于惯性导航标校方法，具体涉及一种双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间 安装误差角的标校方法。
【背景技术】
[0002] 旋转调制技术是一种惯导系统惯性器件误差自动补偿技术，能够在现有惯性器件 水平的基础上明显提高系统导航精度。旋转惯导系统往往利用旋转机构带动光学捷联惯性 组件（IMU)进行连续旋转或者转位，将与旋转轴垂直方向的惯性器件零偏调制掉，并利用旋 转机构上码盘测量旋转角度，对MU体坐标系的航姿实时进行解调，从而得到解调后的载 体坐标系内的航姿。为了满足潜艇等高精度长航时导航应用需求，可采用双轴旋转惯导系 统，该系统采用内外环双轴旋转机构，按照一定的转位方式，对安装在旋转机构内的IMU进 行旋转调制，可以调制掉所有惯性器件零偏，提高惯性导航精度。
[0003] 对于双轴旋转惯导，IMU安装在旋转机构内，其中一个陀螺敏感轴与内环轴一致， 另一个陀螺敏感轴与外环轴一致，内外环轴均有码盘实时测量各自的旋转角度，导航计算 机利用该角度对IMU体系的航姿实时进行内外环解调，从而得到双轴惯导系统载体系内的 航姿角。
[0004] 对于双轴旋转系统实际工程产品而言，由于内外环轴加工及安装精度，两个旋转 轴可能不垂直；其次，頂U安装在旋转机构内也不能严格保证陀螺敏感轴与转轴重合；另 夕卜，码盘存在固定零位误差角也将引起陀螺敏感轴与转轴不重合，例如内环轴码盘零位误 差将导致内环解调后内环旋转面内的陀螺敏感轴与外环转轴不重合。由于陀螺敏感轴与转 轴不重合，解调时将会带来解调误差，该误差随着旋转机构旋转而发生波动，波动值可达角 分以上，严重影响系统航姿精度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校 方法，它通过对双轴旋转惯导系统转轴和敏感轴之间的安装误差角进行标校，从而消除由 该安装误差角引起的航姿解调误差。
[0006] 本发明是这样实现的，双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方 法，标校出Λ ΘΜ1、Λ γΜ1、Λ ￥"2和Λ γΜ2四个安装误差角，然后进行补偿，完成双轴旋转惯 导的解调工作，具体步骤如下：
[0007] 步骤一：内环误差角Λ θ Μ1、Λ Ym的标校与补偿；
[0008] 步骤二：内环误差角λ Ψμ2、Λ Ym2的标校与补偿。
[0009] 所述的步骤一包括如下步骤，
[0010] 第一步：系统完成对准后，控制旋转机构使内外环回到码盘零位，记录MU导航结 果中的航姿角，并构成姿态阵: ;
[0011] 第二步：控制旋转机构使内环转动180度，记录MU导航结果中的航姿角，并构成 航姿阵cf 8'
[0012] 第二步：计算误差角Δ θ Μ1、Δ γ M1 :
[0013] 由
【权利要求】
1. 双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法，其特征在于：标校出 Λ ΘΜ1、Λ γΜ1、Λ 11^2和Λ 四个安装误差角，然后进行补偿，完成双轴旋转惯导的解调 工作，具体步骤如下： 步骤一：内环误差角Λ θ Μ1、Λ Y M1的标校与补偿； 步骤二：内环误差角Λ ψΜ2、Λ Ym2的标校与补偿。
2. 如权利要求1所述的双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法，其 特征在于：所述的步骤一包括如下步骤， 第一步：系统完成对准后，控制旋转机构使内外环回到码盘零位，记录IMU导航结果中 的航姿角，并构成姿态阵 第二步：控制旋转机构使内环转动180度，记录IMU导航结果中的航姿角，并构成航姿 阵。,:陶. 第二步：计算误差角Δ θ Μ1、Δ γΜ1 : 由C(e)、构成矩阵冗=，则有
(1) 其中 sc(i，j) (i，j=l，2,3) 第四步：对IMU航姿进行内环解调补偿，得到B1系内的航姿矩阵Cf，即
其中G为MU航姿角。
3. 如权利要求1所述的双轴旋转惯导系统转轴与敏感轴间安装误差角的标校方法，其 特征在于：所述的步骤二包括如下步骤， 第一步：系统完成对准后，控制旋转机构使内外环回到码盘零位，记录IMU导航结果中 的航姿角，并构成姿态阵，通过公式（2)得到qf1(m. 第二步：控制旋转机构使外环转动180度，记录MU导航结果中的航姿角，并构成航姿 阵 Cf(_; 第二步：计算误差角Δ ψΜ2、Λ γΜ2 : 由，
(3) 其中 SC(i，j) (i，j=l，2,3) 第四步：对IMU航姿进行外环解调补偿，得到B2系内的航姿矩阵，即
(4) 其中Cf为B1系内的航姿矩阵。
【文档编号】G01C25/00GK104121926SQ201310149148
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月26日 优先权日:2013年4月26日
【发明者】周章华, 刘冲, 吴亮华, 练涛, 李群, 姜述明 申请人:北京自动化控制设备研究所