一種單陀螺單加速度計旋轉調制尋北方法

李海軍，徐海剛，裴玉鋒，郭元江，孫 偉

(北京自動化控制設備研究所，北京 100074)

一種單陀螺單加速度計旋轉調制尋北方法

李海軍，徐海剛，裴玉鋒，郭元江，孫 偉

(北京自動化控制設備研究所，北京 100074)

加速度計；光纖陀螺；旋轉調制；尋北；卡爾曼濾波

0 引言

尋北儀在陸軍戰車、火炮等軍事領域得到廣泛的應用。尋北儀的基本原理是在靜態條件下，采用陀螺儀測量北向地球自轉角速率，來獲得陀螺敏感軸相對北向的偏角，即航向角。尋北原理決定了其精度容易受到陀螺零位、不水平角等因素的影響[1-3]，需要采取一定措施來消除各種因素對尋北精度的影響[4-5]。

通常采用的方法是利用2個陀螺儀，配合旋轉機構在0～360°范圍內等間距位置，采集陀螺測量輸出的角速度值，來獲得陀螺敏感軸相對北向的偏角，即航向角。常用的尋北方案包括兩位置方案、三位置方案以及四位置方案等[6-8]。近年來開始出現利用連續旋轉調制的方法，來消除陀螺零位等因素的影響，大多是采用單軸陀螺，利用旋轉機構的連續旋轉來完成尋北計算。這種方法需要同時在轉臺平面安裝2個正交的加速度計，以完成對不水平角的補償[9-12]。

本文提出只需利用單軸光學陀螺和1個加速度計，利用連續旋轉方法即可達到精確尋北的目的。

通過設定中間變量，建立起陀螺儀輸出的角速度及加速度計輸出的加速度與初始緯度及航向角之間的關系。利用旋轉過程中，俯仰角和滾動角存在相關轉換的特點，用單個加速度計的輸出結果補償初始滾動角及俯仰角的影響；……