一種重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺航向誤差效應(yīng)的補償方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺航向誤差效應(yīng)的補償方法。采集重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺的陀螺信號和加速度計信號、GPS輸出的位置和速度信號；根據(jù)加速度計和陀螺的誤差特性方程，獲取輸出的加速度和陀螺角速率補償量；引入外部速度阻尼；對外部速度進行濾波，并結(jié)合速度阻尼，使載體受機動的影響減少到最小；根據(jù)陀螺和加速度計的輸出方程，獲取航向和航向誤差；確定航向誤差效應(yīng)的補償方案；對測量的重力信號進行水平誤差校正。本發(fā)明利用GPS提供的外部速度阻尼和緯度信息對航向誤差造成的水平誤差進行校正。能夠有效地提重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺的水平精度，使陀螺穩(wěn)定平臺在機動后快速恢復(fù)穩(wěn)定，具有較強的現(xiàn)實應(yīng)用意義。
【專利說明】一種重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺航向誤差效應(yīng)的補償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種組合導(dǎo)航方法，尤其涉及重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺航向誤差效應(yīng)的補償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與海洋重力測量相比，航空重力測量越來越受到廣泛的關(guān)注。主要有兩個原因:
一、通過飛機的協(xié)助，可以在空中測量并且可以到達一些船舶難以進入的區(qū)域(例如北極)；
二、航空重力測量效率更高，因為相比海洋重力測量，在相同時間內(nèi)可以測量更多的區(qū)域。然而，航空重力測量相對海洋重力測量來說，還有以下問題需要解決:
[0003]1.飛行器具有更快的速度和加速度，對測量的影響較大；
[0004]2.需要設(shè)計更小的尺寸的陀螺穩(wěn)定平臺；
[0005]3.由于航空飛行器的燃油的高成本，陀螺穩(wěn)定平臺的擾動在量級和時間上必須最小化；[0006]4.根據(jù)陀螺穩(wěn)定平臺計算的飛行器航向變化會非常大，尤其在高緯度地區(qū)。因為飛機的
[0007]速度相當于地球自轉(zhuǎn)的角速率。
[0008]為了隔離三個軸的角運動，使其不相互耦合，重力傳感器需要安裝在三軸陀螺穩(wěn)定平臺中。但是航空重力測量中對重力儀的體積有一定的限制，使用雙軸穩(wěn)定平臺可以很大程度上減小重力儀的尺寸。目前重力儀普遍使用的是雙軸穩(wěn)定平臺，這樣可以減小重力的尺寸，降低成本并且可以達到和三軸陀螺穩(wěn)定平臺一樣的精度。
[0009]但是雙軸陀螺穩(wěn)定平臺只能保持平臺水平，不能保持跟蹤方位。在實際測量的時候，應(yīng)盡量保持速度和航向不變。當飛機做機動運動時，航向時變化的，導(dǎo)致陀螺穩(wěn)定平臺工作不穩(wěn)定。水平誤差會使重力傳感器敏感水平加速度，使測量誤差增大。因此，需要對測量中航向變化導(dǎo)致的水平誤差進行補償。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效地提高重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺的水平精度，使陀螺穩(wěn)定平臺在機動后快速恢復(fù)穩(wěn)定的重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺航向誤差效應(yīng)的補償方法。
[0011]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0012]步驟一、采集重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺的陀螺信號和加速度計信號、GPS輸出的位置和速度信號；
[0013]步驟二、計算機體坐標系到陀螺平臺坐標系的轉(zhuǎn)換矩陣，Xg和Ye為雙軸液浮陀螺(FIG)的測量軸，Zf為光纖陀螺(FOG)的測量軸，Za為加速度計的測量軸，設(shè)加速度計的測量軸的誤差角為aa、^^和Ya，F(xiàn)IG和FOG的測量軸的誤差角為a g、β g和Y g，由于存在安裝誤差，機體坐標系Οξ,η,ζ,與陀螺平臺坐標系水平方向存在角α和β，則兩個坐標系的關(guān)系為:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺航向誤差效應(yīng)的補償方法，其特征是: 步驟一、采集重力儀雙軸陀螺穩(wěn)定平臺的陀螺信號和加速度計信號、GPS輸出的位置和速度信號； 步驟二、計算機體坐標系到陀螺平臺坐標系的轉(zhuǎn)換矩陣，Xe和Ye為雙軸液浮陀螺即FIG的測量軸，Zf為光纖陀螺即FOG的測量軸，XA, Ya和Za為加速度計的測量軸，設(shè)加速度計的測量軸的誤差角為aa、^^和Ya，F(xiàn)IG和FOG的測量軸的誤差角為a g、β g和Yg，由于存在安裝誤差，機體坐標系Οξ,η,ζ,與陀螺平臺坐標系水平方向存在角α和β，則兩個坐標系的關(guān)系為:
【文檔編號】G01C25/00GK103925930SQ201410153059
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】周廣濤, 姜鑫, 趙博 申請人:哈爾濱工程大學(xué)