一種單陀螺單加速度計(jì)旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北方法

李海軍，徐海剛，裴玉鋒，郭元江，孫 偉

(北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所，北京 100074)

一種單陀螺單加速度計(jì)旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北方法

李海軍，徐海剛，裴玉鋒，郭元江，孫 偉

(北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所，北京 100074)

加速度計(jì)；光纖陀螺；旋轉(zhuǎn)調(diào)制；尋北；卡爾曼濾波

0 引言

尋北儀在陸軍戰(zhàn)車、火炮等軍事領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。尋北儀的基本原理是在靜態(tài)條件下，采用陀螺儀測(cè)量北向地球自轉(zhuǎn)角速率，來(lái)獲得陀螺敏感軸相對(duì)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(lái)消除各種因素對(duì)尋北精度的影響[4-5]。

通常采用的方法是利用2個(gè)陀螺儀，配合旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在0～360°范圍內(nèi)等間距位置，采集陀螺測(cè)量輸出的角速度值，來(lái)獲得陀螺敏感軸相對(duì)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(lái)開始出現(xiàn)利用連續(xù)旋轉(zhuǎn)調(diào)制的方法，來(lái)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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)來(lái)完成尋北計(jì)算。這種方法需要同時(shí)在轉(zhuǎn)臺(tái)平面安裝2個(gè)正交的加速度計(jì)，以完成對(duì)不水平角的補(bǔ)償[9-12]。

本文提出只需利用單軸光學(xué)陀螺和1個(gè)加速度計(jì)，利用連續(xù)旋轉(zhuǎn)方法即可達(dá)到精確尋北的目的。

通過(guò)設(shè)定中間變量，建立起陀螺儀輸出的角速度及加速度計(jì)輸出的加速度與初始緯度及航向角之間的關(guān)系。利用旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，俯仰角和滾動(dòng)角存在相關(guān)轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，用單個(gè)加速度計(jì)的輸出結(jié)果補(bǔ)償初始滾動(dòng)角及俯仰角的影響；……