The invention discloses a small, medium and high precision north-seeking device for fiber optic gyroscope, which includes fiber optic gyroscope, accelerometer, I/F circuit, signal processing and interface circuit, turntable and body. The fiber optic gyroscope is fixed on the body in a three-axis orthogonal way, and the angular velocity information is transmitted to signal processing and interface circuit; the accelerometer is fixed on the body in a three-axis orthogonal way. The accelerometer coordinate system coincides with the fiber optic gyroscope coordinate system. The accelerometer transmits the current information corresponding to the acceleration to the I/F circuit and converts it to the frequency signal, then transmits it to the signal processing and interface circuit. The platform is fixed with the bottom of the body, and the rotation of the table is synchronized with the rotation of the body. The signal processing and interface circuit transmits the preset rotation angle information and the interface circuit. The residence time information is sent to the turntable, which rotates according to the instructions after receiving the information. Signal processing and interface circuits seek the north of the angular velocity and acceleration information at different locations.
【技术实现步骤摘要】
一种小型中高精度光纤陀螺寻北装置及方法
本专利技术涉及一种小型中高精度光纤陀螺寻北装置及方法,属于超高超大高精密压装装配领域。
技术介绍
定向系统主要用于为武器发射提供精确的方位信息,可以广泛用于移动发射车、侦察车、隧道定向、轨道检测等领域,可以提升移动平台的机动性,提高战车的生存能力和快速反应能力,有效地保证打击精度,具有重要的意义。光纤陀螺仪是一种全固态惯性仪表,它具有传统机电仪表所不具备的优点。它是由光学器件和电子器件组成的闭环系统,通过检测两束光的相位差来确定自身角速度,因此在结构上它是完全固态化的陀螺仪,没有任何运动部件。光纤陀螺仪正是以其原理和结构上的优点,使其在许多应用领域具有明显的优势,尤其是在对产品可靠性和寿命要求很高的航天器上,其主要特点表现在以下几个方面:(1)全固态:光纤陀螺仪的部件都是固态的,具有抗真空、抗振动和冲击的特性;(2)长寿命:光纤陀螺仪所用的关键光学器件都可满足空间应用15年的长寿命要求;(3)高可靠性:光纤陀螺仪结构设计灵活,生产工艺相对简单,系统的可靠性高。现有寻北方法通常静态寻北方法和动态寻北方法,静态寻北方法包括二位置、四位置寻北方法,即通过在不同位置下采集陀螺仪的数据进行寻北解算,从而得到初始方位角的方法。现有的方法属于静态寻北的方法,操作简单,寻北时间短、速度快,但静态寻北不具有抗晃动能力,且受陀螺仪漂移影响较大,精度不高。动态寻北方法则是通过垂直于水平面的敏感轴的陀螺仪,以恒定的角速度旋转至另外一个角度,通过卡尔曼滤波估计出陀螺敏感轴相对真北方向的初始方位角,这种方法寻北精度高,但是寻北时间较长,且存在初 ...
【技术保护点】
1.一种小型中高精度光纤陀螺寻北装置,其特征在于,包括光纤陀螺仪、加速度计、I/F电路、信号处理与接口电路、转台和本体,光纤陀螺仪按照三轴正交的方式固定在本体上,将角速度信息发送给信号处理与接口电路;加速度计按照三轴正交的方式固定在本体上,加速度计坐标系与光纤陀螺仪坐标系重合,加速度计将加速度对应的电流信息传输给I/F电路并转换为频率信号,再发送给信号处理与接口电路;转台的台面与本体的底面之间固连,转台台面的转动与本体之间同步转动;信号处理与接口电路将预置的旋转角度信息和停留时间信息发送给转台,转台接收到该信息后按照指令要求转动;信号处理与接口电路对不同位置下的角速度和加速度信息进行寻北解算,并将处理完的结果发送给上位机,上位机实时显示北向用于仪器设备寻北。
【技术特征摘要】
1.一种小型中高精度光纤陀螺寻北装置,其特征在于,包括光纤陀螺仪、加速度计、I/F电路、信号处理与接口电路、转台和本体,光纤陀螺仪按照三轴正交的方式固定在本体上,将角速度信息发送给信号处理与接口电路;加速度计按照三轴正交的方式固定在本体上,加速度计坐标系与光纤陀螺仪坐标系重合,加速度计将加速度对应的电流信息传输给I/F电路并转换为频率信号,再发送给信号处理与接口电路;转台的台面与本体的底面之间固连,转台台面的转动与本体之间同步转动;信号处理与接口电路将预置的旋转角度信息和停留时间信息发送给转台,转台接收到该信息后按照指令要求转动;信号处理与接口电路对不同位置下的角速度和加速度信息进行寻北解算,并将处理完的结果发送给上位机,上位机实时显示北向用于仪器设备寻北。2.如权利要求1所述的一种小型中高精度光纤陀螺寻北装置,其特征在于,光纤陀螺仪精度优于0.01°/h,加速度计精度优于5×10-5g,寻北精度优于0.03°。3.如权利要求1所述的一种小型中高精度光纤陀螺寻北装置,其特征在于,寻北过程包括了静态多位置粗寻北和卡尔曼滤波精寻北。4.如权利要求3所述的一种小型中高精度光纤陀螺寻北装置,其特征在于,静态多位置粗寻北过程是通过从位置0每隔60°顺时针旋转后采集陀螺仪数据,通过最小二乘拟合辨识出与真北向的初始偏差角θ,再逆时针旋转初始偏差角θ,再在此位置进行3min粗对准后转台旋转180°静止,通过卡尔曼滤波确定北向偏差角。5.如权利要求4所述的一种小型中高精度光纤陀螺寻北装置,其特征在于,初始偏差角θ的计算方法为:转台顺时针旋转,每次旋转的角度为每个位置停留时间为t,设每个位置下角度为θi,初始与真北向偏差角为θ0,建立数学模型为:ω=ωie·cosL·(cosθcosθi-sinθsinθi+ε(t))ω为陀螺仪输出,ωie为地球自转角速度,L为当地纬度,N个位置展开后得:将陀螺仪的漂移定为固定值ε,上式可以改写为:令:则有Z=H·X,根据最小二乘法可求得:从而可以得到初始偏差角:6.如权利要求5所述的一种小型中高精度光纤陀螺寻北装置,其特征在于,当地纬度计算方法为:将光纤陀螺寻北装置放置于载体上,记当前位置为位置0,在该位置下,连续测试一段时间...
【专利技术属性】
技术研发人员:张峰,黄磊,李仁杰,魏东杰,王嘉铭,
申请(专利权)人:北京航天时代光电科技有限公司,
类型:发明
国别省市:北京,11
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