一种双陀螺仪寻北方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及自主定向定位技术领域，公开了一种双陀螺仪寻北方法、系统及存储介质，该寻北方法包括建立载体坐标系，并建立地理坐标系；根据载体坐标系的各坐标轴确定第一光纤陀螺仪、第二光纤陀螺仪、第一加速度计以及第二加速度计的指向；获取根据第一光纤陀螺仪和第二光纤陀螺仪的输出信息确定的天向陀螺输出信息；获取根据第一加速度计和第二加速度计的输出信息确定的水平姿态角信息；根据天向陀螺输出信息确定姿态关系，其中，姿态关系为分离出纬度信息的姿态关系；并根据水平姿态角信息和姿态关系确定载体坐标系相对于地理坐标系的目标方位角。可以使寻北系统的使用更加便利，应用广。应用广。应用广。

【技术实现步骤摘要】
一种双陀螺仪寻北方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及自主定向定位
，尤其涉及一种双陀螺仪寻北方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]惯性寻北技术是一种完全不依赖外界信息的定向技术，通过加速度计与陀螺的输出数据解算便可以得到载体指向与地理真北偏差角。但是，目前大多数的陀螺寻北系统结构设计较为复杂，往往需要在硬件系统中设计一套精密转位机构，从而使得陀螺仪与加速度计能够转动90
°
或180
°
，这样，不仅造成结构复杂，而且要求寻北系统处于一个理论水平的位置，进而导致寻北设备的成本与体积变大，甚至会使得陀螺寻北的时间加长，使得寻北仪的使用过程繁琐，难以适用特殊场景快速性的应用需求。可见，现有的寻北仪结构复杂，存在使用繁琐的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种双陀螺仪寻北方法、系统及存储介质，以解决现有的寻北仪结构复杂，存在使用繁琐的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术通过如下的技术方案来实现：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种双陀螺仪寻北方法，应用于双陀螺仪寻北系统，所述双陀螺仪寻北系统包括基座平台，以及设于所述基座平台上的第一探测装置和第二探测装置，所述第一探测装置和所述第二探测装置之间呈90
°
设置，所述第一探测装置包括第一光纤陀螺仪和第一加速度计，所述第二探测装置包括第二光纤陀螺仪和第二加速度计，所述方法包括：
[0006]建立载体坐标系，并建立地理坐标系；
>[0007]根据所述载体坐标系的各坐标轴确定所述第一光纤陀螺仪、所述第二光纤陀螺仪、所述第一加速度计以及所述第二加速度计的指向；
[0008]获取根据所述第一光纤陀螺仪和所述第二光纤陀螺仪的输出信息确定的天向陀螺输出信息；
[0009]获取根据所述第一加速度计和所述第二加速度计的输出信息确定的水平姿态角信息；
[0010]根据所述天向陀螺输出信息确定姿态关系，所述姿态关系为分离出纬度信息的姿态关系；
[0011]并根据所述水平姿态角信息和所述姿态关系确定所述载体坐标系相对于所述地理坐标系的目标方位角。
[0012]可选地，所述建立载体坐标系，包括：
[0013]以所述双陀螺仪寻北系统的重心为原点建立载体坐标系，所述载体坐标系包括第一载体坐标轴、第二载体坐标轴以及第三载体坐标轴，所述第一载体坐标轴与所述第二载
体坐标轴位于同一平面内，且所述第一载体坐标轴与所述第二载体坐标轴垂直，且所述第一载体坐标轴和所述第二载体坐标轴均与所述第三载体坐标轴垂直。
[0014]可选地，所述建立地理坐标系，包括：
[0015]以所述双陀螺仪寻北系统的重心为原点建立地理坐标系，所述地理坐标系包括第一地理坐标轴、第二地理坐标轴以及第三地理坐标轴，所述第一地理坐标轴指向地理东向，所述第二地理坐标轴指向地理北向，所述第三地理坐标轴垂直于当地旋转椭球面指向天向。
[0016]可选地，所述根据所述载体坐标系的各坐标轴确定所述第一光纤陀螺仪、所述第二光纤陀螺仪、所述第一加速度计以及所述第二加速度计的指向，包括：
[0017]使第一光纤陀螺仪和第二光纤陀螺仪的X轴均指向所述第一载体坐标轴的方向，第一光纤陀螺仪和第二光纤陀螺仪的Y轴均指向所述第二载体坐标轴的方向，其中，第一加速度计的指向与所述第一光纤陀螺仪的指向一致，第二加速度计的指向与所述第二光纤陀螺仪的指向一致。
[0018]可选地，所述确定的天向陀螺输出信息，满足如下关系式：
[0019][0020]式中，ω
z
为天向陀螺输出信息值，ω
ie
为地球自转角速率，ω
x
为地球自转矢量在当地水平方向上的第一输出分量，ω
y
为地球自转矢量在当地水平方向上的第二输出分量。
[0021]可选地，所述获取根据所述第一加速度计和所述第二加速度计的输出信息确定的水平姿态角信息，包括：
[0022]在重力加速g已知的情况下，通过第一加速度计和第二加速度计的测量值计算出俯仰角θ与滚转角γ相关的三角函数，如下：
[0023][0024][0025][0026][0027]式中，A
x
为第一加速度计的输出值，A
y
为第二加速度计的输出值，g为当地重力加速度，θ为寻北系统此时的俯仰角，γ为寻北系统此时的滚转角。
[0028]可选地，所述根据所述天向陀螺输出信息确定姿态关系，如下：
[0029][0030]式中，为单位正交矩阵，φ为纬度。
[0031]第二方面，本申请还提供一种双陀螺仪寻北系统，包括基座平台，以及设于所述基座平台上的第一探测装置和第二探测装置，所述第一探测装置和所述第二探测装置之间呈90
°
设置，所述第一探测装置包括第一光纤陀螺仪和第一加速度计，所述第二探测装置包括
第二光纤陀螺仪和第二加速度计。
[0032]第三方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法步骤。
[0033]有益效果：
[0034]本专利技术提供的双陀螺仪寻北方法，首先建立载体坐标系，并建立地理坐标系；根据载体坐标系的各坐标轴确定第一光纤陀螺仪、第二光纤陀螺仪、第一加速度计以及第二加速度计的指向；获取根据第一光纤陀螺仪和第二光纤陀螺仪的输出信息确定的天向陀螺输出信息；获取根据第一加速度计和第二加速度计的输出信息确定的水平姿态角信息；根据天向陀螺输出信息确定姿态关系，其中，姿态关系为分离出纬度信息的姿态关系；并根据水平姿态角信息和姿态关系确定载体坐标系相对于地理坐标系的目标方位角。这样，利用两个水平向的加速度计计算出水平姿态角信息，利用水平陀螺仪推导理论上的天向陀螺输出，将姿态角计算结果带入到分离出纬度信息的姿态关系中便可以计算出载体的方位角，此过程中不需要给出当地经纬度信息以及不要求使用过程中寻北系统处于水平位置，可以使寻北系统的使用更加便利，应用广。
附图说明
[0035]图1为本专利技术优选实施例的一种双陀螺仪寻北方法的流程图；
[0036]图2为本专利技术优选实施例的载体坐标系示意图。
具体实施方式
[0037]下面对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]除非另作定义，本专利技术中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双陀螺仪寻北方法，其特征在于，应用于双陀螺仪寻北系统，所述双陀螺仪寻北系统包括基座平台，以及设于所述基座平台上的第一探测装置和第二探测装置，所述第一探测装置和所述第二探测装置之间呈90
°
设置，所述第一探测装置包括第一光纤陀螺仪和第一加速度计，所述第二探测装置包括第二光纤陀螺仪和第二加速度计，所述方法包括：建立载体坐标系，并建立地理坐标系；根据所述载体坐标系的各坐标轴确定所述第一光纤陀螺仪、所述第二光纤陀螺仪、所述第一加速度计以及所述第二加速度计的指向；获取根据所述第一光纤陀螺仪和所述第二光纤陀螺仪的输出信息确定的天向陀螺输出信息；获取根据所述第一加速度计和所述第二加速度计的输出信息确定的水平姿态角信息；根据所述天向陀螺输出信息确定姿态关系，所述姿态关系为分离出纬度信息的姿态关系；并根据所述水平姿态角信息和所述姿态关系确定所述载体坐标系相对于所述地理坐标系的目标方位角。2.根据权利要求1所述的双陀螺仪寻北方法，其特征在于，所述建立载体坐标系，包括：以所述双陀螺仪寻北系统的重心为原点建立载体坐标系，所述载体坐标系包括第一载体坐标轴、第二载体坐标轴以及第三载体坐标轴，所述第一载体坐标轴与所述第二载体坐标轴位于同一平面内，且所述第一载体坐标轴与所述第二载体坐标轴垂直，且所述第一载体坐标轴和所述第二载体坐标轴均与所述第三载体坐标轴垂直。3.根据权利要求1所述的双陀螺仪寻北方法，其特征在于，所述建立地理坐标系，包括：以所述双陀螺仪寻北系统的重心为原点建立地理坐标系，所述地理坐标系包括第一地理坐标轴、第二地理坐标轴以及第三地理坐标轴，所述第一地理坐标轴指向地理东向，所述第二地理坐标轴指向地理北向，所述第三地理坐标轴垂直于当地旋转椭球面指向天向。4.根据权利要求1所述的双陀螺仪寻北方法，其特征在于，所述根据所述载体坐标系的各坐标轴确定所述第一光纤陀螺仪、所述第二光纤陀螺仪、所述第一加速度计以及所述第二加速度计的指向，包括：使第一光纤陀螺仪和第二光纤陀螺仪的X轴均指...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清华，段腾辉，李良君，梁仁仁，汤钟英，邱津集，张识翼，郭剑锋，尹森辉，
申请(专利权)人：湖南航天机电设备与特种材料研究所，
类型：发明
国别省市：