The invention discloses an initial alignment method of a strapdown compass with two-axis rotation modulation of a MEMS, which belongs to the field of navigation. The present invention relates to an autonomous initial alignment method for MEMS under the condition of rocking base. In the absence of external aided navigation information such as magnetometer, GPS information and Doppler log, an initial alignment method for the strapdown compass with two-axis rotation modulation is designed based on the strapdown inertial navigation system with two-axis rotation modulation to solve the problem of autonomous alignment of the MEMS on rocking base. Combining the two-axis rotation modulation technology with the strapdown compass initial alignment technology, the strapdown compass initial alignment method can be used without the external auxiliary navigation information such as magnetometer, GPS information and Doppler log to complete the autonomous initial alignment under the swing base of the MEMS and meet the requirements of the initial alignment accuracy of the MEMS.
【技术实现步骤摘要】
一种MEMS双轴旋转调制型捷联罗经初始对准方法
本专利技术涉及的是一种在摇摆基座条件下,MEMS自主式的初始对准方法,属于导航领域。
技术介绍
初始对准技术是惯性导航系统进入导航的前提,其目的是为惯性导航系统提供准确的初始姿态信息,为惯导系统的惯导解算提供初始条件。惯性器件的精度是影响惯性导航系统成本的主要因素,选用MEMS作为惯性导航系统的惯性器件可以大大降低惯性导航系统的成本。但低成本的MEMS惯性器件陀螺漂移较大,不能感受到地球自转角速度,因此传统的自主初始对准方法不适用于MEMS摇摆基座下的自主初始对准。而采用MEMS双轴旋转调制技术可以很大程度上抑制MEMS陀螺仪的常值漂移对初始对准精度的影响。在此基础上,为了不依靠磁强计、GPS信息和多普勒计程仪等外界辅助导航信息完成MEMS摇摆基座下的自主式初始对准,使用罗经对准的初始对准方法可以完成MEMS的初始对准并达到一定的精度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:解决在没有磁强计、GPS信息和多普勒计程仪等外界辅助导航信息的条件下,MEMS摇摆基座下能够自主完成初始对准的技术问题。本专利技术在没有磁强计、GPS信息和多普勒计程仪等外界辅助导航信息的条件下,以双轴旋转调制型捷联惯导为基础,设计了适用于MEMS的双轴旋转调制捷联罗经初始对准方法,来解决MEMS在摇摆基座条件下的自主对准问题,从而有效地确定了MEMS捷联惯性导航系统进行惯导解算的初始条件。本专利技术提供了一种MEMS双轴旋转调制型捷联罗经初始对准方法,包括以下步骤:步骤一:采集MEMS陀螺仪和加速度计数据;步骤二:数学建模、标定技术、温度 ...
【技术保护点】
1.一种MEMS双轴旋转调制型捷联罗经初始对准方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:采集MEMS陀螺仪和加速度计数据;步骤二:数学建模、标定技术、温度补偿技术等进行MEMS误差补偿;步骤三:设计适用于MEMS的双轴旋转调制捷联惯性导航系统;步骤四:设计适用于MEMS的双轴旋转调制型捷联罗经初始对准算法。
【技术特征摘要】
1.一种MEMS双轴旋转调制型捷联罗经初始对准方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:采集MEMS陀螺仪和加速度计数据;步骤二:数学建模、标定技术、温度补偿技术等进行MEMS误差补偿;步骤三:设计适用于MEMS的双轴旋转调制捷联惯性导航系统;步骤四:设计适用于MEMS的双轴旋转调制型捷联罗经初始对准算法。2.根据权利要求1所述的一种MEMS双轴旋转调制型捷联罗经初始对准方法,其特征在于:步骤二具体过程为:在捷联惯性导航系统中,增加了转位机构和转位角度测量装置,IMU与可绕载体坐标系周期性旋转的转位机构固连,转位机构带动IMU周期性转动,采取的旋转方案是16次序的对称双轴旋转方案;16次序双轴转动方案的旋转调制原理如下:一个双轴旋转调制周期内的A、B、C、D四个固定位置上,3个陀螺仪常值漂移在载体系上引起的姿态角误差必然满足:其中,每个固定位置的停顿时间均为Ts;次序1、3、6、8构成的转动周期内,x、y轴的陀螺仪漂移在载体坐标系平面内呈现出正反各一周的变化规律,在上述的4个转换次序中,陀螺仪漂移在载体系xb轴的投影在每个转动过程中经过积分作用后为:同理,可以得到陀螺仪漂移在载体系yb轴的投影在每个转动过程中经过积分作用后为:因此整周期的积分过程中陀螺仪产生的常值偏差为0,即:其中,每个转动过程的时间均为Tz;双轴旋转调制方案采用的是IMU的间歇性转停方案,根据上述的计算过程可以得到,IMU静止和转动时,陀螺仪和加速度计三个敏感轴方向的常值偏差,在一个完整的旋转调制周期内积分后结果为零;双轴旋转调制方案包括16个转动过程,16个停止过程,他们对应的IMU旋转坐标系与载体坐标系的转换矩阵也不同,以16次序旋转方案的其中第一个转动次序进行计算,假设初始时刻IMU旋转坐标系与载体坐标系重合,IMU旋转坐标系以角速度ω绕天向轴转动,则t时刻后两者之间的夹角为ωt,他们之间的转换矩阵为:转动起始时刻坐标系位置关系为:陀螺仪和加速度计敏感到的是角速度和比力信息在IMU旋转坐标系中的分量,在导航解算时,要将其转换到载体坐标系下解算,相当于对测量结果增加了一次坐标变换,将陀螺仪和加速度计的测量值由r系转换到b系:IMU旋转坐标系下陀螺和加速度计的量测信息可表示为:式中,分别表示载体真实运动角速度和比力信息...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄卫权,李梦浩,程建华,方涛,车沣竺,崔雅,
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。