【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于惯性寻北，特别涉及一种四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法及装置。
技术介绍
1、陀螺寻北仪是一种在无其它辅助设备情况下能够全天时自动计算真北方位的仪器设备。在民用矿山、铁路、桥梁建设以及军用武器、单兵侦察等测量领域有极为广泛的应用。其主要是利用自身惯性测量器件、角度传感器以及转位机构通过多位置旋转获取在不同指向情况下的地球角速度，并通过不同位置之间的角速度逻辑关系获取真北方位。
2、寻北仪在进行调平之后将通过位置旋转获取计算北向角所需要的静态四位置光纤陀螺输出角速度，其过程实际为寻北仪在无倾斜角情况下获取的地球自转角速度在水平方向的分量，而在此过程中，其容易受到两方面的影响。一是寻北仪支撑基座的扰动情况，导致其在非静态情况下获取了噪声较大的角速度，最终影响到寻北角的解算。二是操作人员旋转位置后，装置由于运动惯性带来的抖动情况，导致其在静态情况下引入了不易察觉的噪声角速度，最终也会影响到寻北角的解算。因此为了保证其在位置旋转过程中能够隔离到非静态的噪声角速度，在其寻北流程中设计一种消除由于外部扰动、抖动引入的角速度误差的数据处理及时序流程，从而保证寻北仪的寻北精度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有四位置寻北仪易受扰动和抖动影响而无法保证精度，提出一种四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法及装置，有效隔离由外部扰动以及自身抖动引入的噪声角速度，提高了寻北精度。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
3、本专利技术
4、步骤1，利用寻北仪水平安装的加速度计对寻北仪进行调平，寻北仪输出调平状态；
5、步骤2，调平结束后，利用寻北仪计算机查询单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的角速度绝对值与地球自转角速度北向分量绝对值的差值，当该差值绝对值连续若干秒大于第一阈值时，上报扰动状态，当该差值绝对值连续若干秒小于第一阈值时，寻北仪输出非扰动状态；利用寻北仪的转位机构将单轴光纤陀螺仪旋转到间隔90°的第一位置；
6、步骤3，位置转动结束后，利用寻北仪计算机查询单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的1s角速度绝对值前后差值，当该差值绝对值连续若干秒都大于第二阈值时，上报抖动状态，延长数据采集时长，并持续查询该差值绝对值大小；当该差值绝对值连续若干秒都小于第二阈值时，寻北仪开始进行位置一角速度采集状态；
7、步骤4，位置一数据采集后，利用寻北仪的转位机构将单轴光纤陀螺仪依次旋转到间隔180°的第二位置、间隔270°的第三位置、间隔360°的第四位置，并依据步骤3进行数据采集；
8、步骤5，待四位置的陀螺数据采集结束后，利用四位置角速度计算方位角模型解算初始方位角，上报寻北结束状态。
9、根据本专利技术四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，进一步地，所述单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的角速度绝对值与地球自转角速度北向分量绝对值的差值，表达式为：
10、w0＝|wg|-|wien|
11、其中，w0为角速度差值，wg、wien分别为单轴光纤陀螺仪在位置一采集的1s均值角速度、地球自转角速度在水平方向的分量；
12、每2.5ms采集一次单轴光纤陀螺仪原始数据，通过误差补偿模型对其进行补偿，获取每2.5ms的角增量，通过连续采集400帧，获取1s对应的角增量，通过增量与时间的比值实时解算位置一的1s角速度，再通过时间转换获取1h对应的角速度；因此单轴光纤陀螺仪在位置一采集的1s均值角速度wg的计算公式如下：
13、
14、其中，wi为单轴光纤陀螺仪每2.5ms输出的角增量，1≤i≤400；
15、地球自转角速度在水平方向的分量wien的计算公式如下：
16、wien＝wie*cos(la)
17、其中，wie表示地球自转角速度，la表示当地纬度。
18、根据本专利技术四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，进一步地，当差值w0绝对值|w0|连续3s大于0时，上报扰动状态，延长数据采集时长，即：
19、|wn0|>0
20、其中，n为计算数量，分别为1≤n≤3。
21、当差值w0绝对值|w0|连续3s小于0时，寻北仪输出非扰动状态。
22、根据本专利技术四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，进一步地，所述单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的1s角速度绝对值前后差值，计算公式如下：
23、wp0＝|w(p+1)g|-|wpg|
24、其中，wp0为角速度差值，wpg、w(p+1)g分别为单轴光纤陀螺仪在位置一采集的第ps、(p+1)s对应的角速度。
25、根据本专利技术四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，进一步地，当差值wp0绝对值|wp0|连续5s大于3°/h时，上报抖动状态，延长数据采集时长，p为计算数量，分别为1≤p≤5；当差值wp0绝对值|wp0|连续5s小于3°/h时，寻北仪开始进行位置一角速度采集状态。
26、根据本专利技术四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，进一步地，所述第二阈值设定为3°/h是依据寻北仪在正常静态工作情况下单轴光纤陀螺仪输出的实际数据前后1s差值而定。
27、根据本专利技术四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，进一步地，所述步骤4包括：
28、按逆时针方向、间隔为90°旋转四次，分别获取位置一、位置二、位置三以及位置四的无扰动情况下的静态陀螺数据p1g、p2g、p3g、p4g。
29、根据本专利技术四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，进一步地，所述利用四位置角速度计算方位角模型解算初始方位角表达式如下：
30、
31、本专利技术还提供了一种四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北装置，包括调平模块、抗扰动模块、抗抖动模块、四位置数据采集模块和初始方位角计算模块；其中：
32、调平模块，用于利用寻北仪水平安装的加速度计对寻北仪进行调平，寻北仪输出调平状态；
33、抗扰动模块，用于调平结束后，利用寻北仪计算机查询单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的角速度绝对值与地球自转角速度北向分量绝对值的差值，当该差值绝对值连续若干秒大于第一阈值时，上报扰动状态，当该差值绝对值连续若干秒小于第一阈值时，寻北仪输出非扰动状态；利用寻北仪的转位机构将单轴光纤陀螺仪旋转到间隔90°的第一位置；
34、抗抖动模块，用于位置转动结束后，利用寻北仪计算机查询单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的1s角速度绝对值前后差值，当该差值绝对值连续若干秒都大于第二阈值时，上报抖动状态，延长数据采集时长，并持续查询该差值绝对值大小；当该差值绝对值连续若干秒都小于第二阈值时，寻北仪开始进行位置一角速度采集状态；
35、四位置数据采集模块，用于位置一数据采集后，利用寻北仪的转位机构将单轴光纤陀螺仪依次旋转到间隔180°的第二位置、间隔270°的第三位置、间隔36本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，所述单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的角速度绝对值与地球自转角速度北向分量绝对值的差值，表达式为：
3.根据权利要求2所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，当差值w0绝对值|w0|连续3s大于0时，上报扰动状态，延长数据采集时长，即：
4.根据权利要求1所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，所述单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的1s角速度绝对值前后差值，计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，当差值wp0绝对值|wp0|连续5s大于3°/h时，上报抖动状态，延长数据采集时长，p为计算数量，分别为1≤p≤5；当差值wp0绝对值|wp0|连续5s小于3°/h时，寻北仪开始进行位置一角速度采集状态。
6.根据权利要求5所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，所述第二阈值设定为3°/h是依据寻北仪在正常静态工作情况
7.根据权利要求1所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，所述步骤4包括：
8.根据权利要求7所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，所述利用四位置角速度计算方位角模型解算初始方位角表达式如下：
9.一种四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北装置，其特征在于，包括调平模块、抗扰动模块、抗抖动模块、四位置数据采集模块和初始方位角计算模块；其中：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1～8任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，所述单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的角速度绝对值与地球自转角速度北向分量绝对值的差值，表达式为：
3.根据权利要求2所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，当差值w0绝对值|w0|连续3s大于0时，上报扰动状态，延长数据采集时长，即：
4.根据权利要求1所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，所述单轴光纤陀螺仪参数补偿后输出的1s角速度绝对值前后差值，计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的四位置陀螺寻北仪的抗扰动寻北方法，其特征在于，当差值wp0绝对值|wp0|连续5s大于3°/h时，上报抖动状态，延长数据采集时长，p为计算数量，分别为1≤p≤5；当差值wp0绝对值|wp0|...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱本立，李路，詹虎，
申请(专利权)人：郑州天一飞控机电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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