一种基于单轴旋转调制的惯性天文组合导航系统及计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于单轴旋转调制的惯性天文组合系统及计算方法，包括单轴旋转调制捷联惯导、天文导航系统和水平转台；将单轴旋转调制捷联惯导的旋转调制轴与天文导航系统垂直于水平转台的轴重合，跟随旋转调制轴旋转进行旋转调制，通过选择合理的旋转方式使在导航坐标系下的惯性器件偏差形成周期信号，进而通过积分作用消除其引起的导航误差。同时使用本发明专利技术一种基于单轴旋转调制的惯性天文组合系统的计算方法，将计算方法和单轴旋转调制的惯性天文组合系统结合，获得高精度高可靠性的导航信息输出，满足目前导航用户的需求。

An inertial astronomical integrated navigation system based on single axis rotation modulation and its calculation method

The invention discloses an inertial astronomical integrated system based on uniaxial rotation modulation and its calculation method, including uniaxial rotation modulation strapdown inertial navigation system, astronomical navigation system and horizontal turntable; the rotation modulation axis of uniaxial rotation modulation strapdown inertial navigation system is coincided with the axis of astronomical navigation system perpendicular to the horizontal turntable, and follows the rotation modulation axis. Rotation is modulated by rotation. By choosing a reasonable rotation mode, the deviation of inertial devices in navigation coordinates can form Periodic signals, and then the navigation errors caused by the deviation can be eliminated by integration. At the same time, the calculation method of the inertial astronomical integrated system based on uniaxial rotation modulation is used, and the calculation method and the uniaxial rotation modulation inertial astronomical integrated system are combined to obtain high precision and high reliability navigation information output to meet the needs of current navigation users.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单轴旋转调制的惯性天文组合导航系统及计算方法
本专利技术属于飞行器导航、制导与控制领域，具体涉及一种基于单轴旋转调制的惯性天文组合导航系统及计算方法。
技术介绍
惯性导航系统(INS)是一个纯自主的导航系统，其不向外界辐射也不接收外界传递的信息，然而其明显的缺点就是存在累积误差，无法满足长时间导航的需求。要提高惯性导航系统的精度一般从两方面入手，一是改善惯性系统本身，如提高惯性器件的精度、采用误差自补偿技术等，提高惯性器件的精度意味着成本的增加，而通过周期性的旋转惯性器件来调制惯性器件的误差(即旋转调制(RSINS))是一种有效的误差自补偿技术。目前，单轴旋转调制技术已经较为成熟，国外的代表产品有Sperry公司的AN/WSN-7A系统；二是引入其它辅助导航系统如全球卫星定位系统(GPS)、天文导航系统(CNS)等。GPS导航具有定位精度高，误差不随时间积累的良好优点，然而，GPS卫星导航是一种非自主性的导航方式，其易受欺骗和干扰。所以，依靠不可毁灭的天体作为导航信标的天文导航系统有很大应用前景，天文导航系统具有输出高精度姿态信息且误差不随时间积累并且不易受到干扰的优点。目前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单轴旋转调制的惯性天文组合导航系统，其特征在于：包括单轴旋转调制捷联惯导、天文导航系统和水平转台；所述水平转台水平固定放置，并能够绕垂直于水平面的轴旋转；所述单轴旋转调制捷联惯导为惯性测量组合安装在水平转台上，所述单轴旋转调制捷联惯导包括三组正交的陀螺仪加速度计，将其中一组陀螺仪加速度计的测量轴作为旋转调制轴，并与所述水平转台同轴；所述天文导航系统包括旋转支撑轴和小视场星敏感器，所述旋转支撑轴能够实现所述小视场星敏感器俯仰转动，所述天文导航系统的旋转支撑轴同轴固定于测量轴作为旋转调制轴的一组陀螺仪加速度计上。

【技术特征摘要】
1.一种基于单轴旋转调制的惯性天文组合导航系统，其特征在于：包括单轴旋转调制捷联惯导、天文导航系统和水平转台；所述水平转台水平固定放置，并能够绕垂直于水平面的轴旋转；所述单轴旋转调制捷联惯导为惯性测量组合安装在水平转台上，所述单轴旋转调制捷联惯导包括三组正交的陀螺仪加速度计，将其中一组陀螺仪加速度计的测量轴作为旋转调制轴，并与所述水平转台同轴；所述天文导航系统包括旋转支撑轴和小视场星敏感器，所述旋转支撑轴能够实现所述小视场星敏感器俯仰转动，所述天文导航系统的旋转支撑轴同轴固定于测量轴作为旋转调制轴的一组陀螺仪加速度计上。2.根据权利要求1所述基于单轴旋转调制的惯性天文组合导航系统，其特征在于：所述水平转台包括固定平台、转轴和旋转平台，所述固定平台水平固定放置，所述旋转平台通过所述转轴同轴安装于所述固定平台上，所述转轴能够带动所述旋转平台在水平面内旋转。3.一种使用所述单轴旋转调制的惯性天文组合导航系统的计算方法，其特征在于：步骤一：使用外部旋转调制转位控制器对单轴旋转调制捷联惯导系统进行旋转调制，选用单轴正反转调制方式；得到单轴旋转调制捷联惯导在r系下的输出姿态角速度和比力fr，通过转换矩阵转换到b系并对姿态角速度进行修正后得到b系下的姿态角速度和比力fb后，运用以下惯导解算微分方程进行解算：式中，为b系到n系姿态转换四元数，为四元数乘法，vn＝(vEvNvU)T，gn为重力加速度，L为地理纬度，λ为地理经度，h为海拔高度，RM为载体所在位置的地球子午圈半径，RN为载体所在位置的地球卯酉圈半径；为b系相对于n系的旋转角速度在b系的投影；为n系相对于i系的旋转角速度在n系的投影；为n系相对于e系的旋转角速度在n系的投影；为e系相对于i系的旋转角速度在n系的投影；为b系到n系的姿态转换矩阵，其值可以由转换得到；vE,vN,vU分别为地理坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，刘明鑫，殷娜，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61