【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到导航，特指一种双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法。
技术介绍
1、寻北仪可以提供方位基准，在军事和民用领域均有重要应用价值。如军用领域，侦察单兵执行侦察任务时，需要先搜索发现敌方目标，接着定位侦察设备自身位置，再通过测角装置测量得到敌方目标相对于侦察设备的方位信息，从而确定敌方目标位置信息，将其无线传送至武器系统，实现对敌方目标的精确打击（如：基于单轴光纤陀螺的单兵高精度寻北测角方法研究，压电与声光，2023年第1期）。民用方面如应用于煤矿开采的钻孔开孔定向仪方案，即采用了基于单轴光纤陀螺寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统，既满足了实际工程精度要求，又降低了生产成本且操作简便（如：煤矿井下开孔定向仪寻北系统误差分析及补偿，工矿自动化，2019年第8期）。
2、全自主式寻北仪一般采用惯性器件陀螺仪敏感当地地球自转角速度北向分量，从而确定北向基准。高精度陀螺仪经过精密标定补偿后，可以采用单轴单位置实现快速寻北方案。但高精度陀螺价格相对昂贵，应用场景受限。对于中低精度陀螺仪，尤其是微惯性mems陀螺，成本较低，而其测量偏置和噪声无法实现单轴单位置寻北，所以一般采用旋转机构加上精密测角元件，采用旋转方式实现多位置寻北或者连续旋转匀角速率模式寻北方案。
3、传统多位置陀螺仪寻北方案，通过敏感地球自转角速度的当地北向分量实现寻北。一般应用场景，寻北仪基座倾斜角都不会太大，多数近似水平或倾角很小，则对于中高纬度而言，此时的地球自转角速度北向分量相对较小，从而对于相同配置的陀螺寻北仪而言，寻
4、为此，传统基于单轴旋转机构的寻北方案，无法避免纬度因素对地球自转角速度北向分量的不利影响，高纬度地区寻北精度受限尤其明显。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种原理简单、易实现、精度高的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其包括：
4、步骤s1：初次三位置初寻北转位控制；即粗寻北转位流程控制；
5、步骤s2：初次三位置初寻北计算；运行粗寻北及纬度估计算法，估计出陀螺零偏、初始北向及本地纬度信息；
6、步骤s3：主动倾斜纬度补偿三位置寻北流程控制；确定虚拟转动平面，并计算第一位置俯仰转动角度、第二及第三位置相应的方位及俯仰光编目标角度；
7、步骤s4：主动倾斜三位置转动及驻留；即分别按对应的目标方位和俯仰光编位置，驱动电机依次到达上述位置，并分别驻留设定时间，获取陀螺及三轴加表三段静止区间测量数据；即，虚拟转动平面三位置寻北转动流程控制；
8、步骤s5：主动倾斜三位置寻北计算，即虚拟转动平面三位置寻北计算。
9、作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤s1的流程包括：
10、步骤s101：系统上电完成初始化并确保双电机编码器均处于零位开始计时，保持静止状态时间；
11、步骤s102：控制方位电机使得imu绕自身天向轴逆时针或顺时针方向旋转180度，到位后保持静止状态时间；
12、步骤s103：控制方位电机使得绕imu的天向轴逆时针或顺时针再次旋转90度，同样保持时间。
13、作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤s2的流程包括：
14、步骤s201：根据上述步骤陀螺静止状态测量值估计其零偏；
15、步骤s202：根据上述步骤三轴加表静态测量数据计算初始水平姿态；
16、步骤s203：根据上述步骤陀螺静止状态测量值并扣除得到的陀螺零偏估计，结合得到的水平姿态，通过倾斜寻北模型计算对应的imu初始航向；
17、步骤s204：在本地纬度未知情况下，计算纬度数值。
18、作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤s3的流程包括：
19、步骤s301：纬度补偿虚拟转动平面的确定；
20、纬度补偿虚拟转动平面，是根据已知的纬度信息，或未知情况下计算得到的纬度，将当地水平面沿着东向轴按照右手法则定义正转一个数值等同于的欧拉角所得到的平面，此平面使得地球自转角速度矢量刚好处于其中;
21、步骤s302：确定当前陀螺指向需俯仰电机转动多少角度，才能恰好处于前述纬度补偿虚拟转动平面之中；
22、步骤s303：在步骤s302相应的方位、俯仰光编基础上，在虚拟面内绕其垂直轴向逆时针转动180度单轴陀螺所处位置，对应的方位、俯仰光编角度计算；
23、步骤s304：在步骤s303相应的方位、俯仰光编基础上，在虚拟面内绕其垂直轴向逆时针转动90度单轴陀螺所处位置，对应的方位、俯仰光编角度计算。
24、作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤s5的流程包括：
25、步骤s501：根据虚拟平面第一、第二位置陀螺数据，利用其反向特性再次估计陀螺零偏；
26、步骤s502：根据虚拟平面第一位置三轴加表数据，计算imu体坐标系水平姿态信息；
27、步骤s503：根据虚拟平面第一、第三位置陀螺数据，扣除所估计的陀螺零偏，构建等效的第一位置三轴陀螺信息；
28、步骤s504：将第一位置等效三轴陀螺信息，根据计算的第一位置水平姿态，转换至当地水平坐标系中；
29、步骤s505：利用所得当地水平坐标系中的第一位置等效三轴陀螺信息，计算偏航角，此即为最终寻北结果。
30、作为本专利技术方法的进一步改进：在俯仰电机光编为0情况下，通过旋转方位电机进行三位置陀螺零偏估计、粗寻北以及纬度估计，其步骤为：
31、步骤f1：得到陀螺零偏；
32、步骤f2：得到寻北仪基座初始俯仰角、初始横滚角；
33、步骤f3：构造等效三轴陀螺测量；
34、步骤f4：计算粗寻北结果；
35、步骤f5：估计本地纬度l。
36、作为本专利技术方法的进一步改进：得到纬度估计l后，确定包含地球自转角速度矢量的纬度补偿虚拟转动面，将本地水平面沿东向轴正转角度，即为纬度补偿虚拟转动面，此平面及其法线方向确定一个虚拟面坐标系，其轴与本地东北天坐标系的东向轴重合。
37、作为本专利技术方法的进一步改进：在确定纬度补偿虚拟转动面后，根据寻北仪初始三轴姿态分别计算上述虚拟转动面中当前位置的俯仰光编目标角度、虚拟面中相对当前180度以及270度位置的方位、俯仰光编目标角度。
38、作为本专利技术方法的进一步改进：确定纬度补偿虚拟转动面后三个位置的方位、俯仰电机目标光编后，令电机分别在上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，所述步骤S1的流程包括：
3.根据权利要求1所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，所述步骤S2的流程包括：
4.根据权利要求1所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，所述步骤S3的流程包括：
5.根据权利要求1所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，所述步骤S5的流程包括：
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，在俯仰电机光编为0情况下，通过旋转方位电机进行三位置陀螺零偏估计、粗寻北以及纬度估计，其步骤为：
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，得到纬度估计L后，确定包含地球自转角速度矢量的纬度补偿虚拟转动面，将本地水平面沿东向轴正转角度，即为纬度补偿虚拟转动面，此平面及其法线方向确定一个虚拟面坐
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，在确定纬度补偿虚拟转动面后，根据寻北仪初始三轴姿态分别计算上述虚拟转动面中当前位置的俯仰光编目标角度、虚拟面中相对当前180度以及270度位置的方位、俯仰光编目标角度。
9.根据权利要求1-5中任意一项所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，确定纬度补偿虚拟转动面后三个位置的方位、俯仰电机目标光编后，令电机分别在上述三位置驻留设定时间，实现纬度补偿后的三位置精寻北，其步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，所述步骤s1的流程包括：
3.根据权利要求1所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，所述步骤s2的流程包括：
4.根据权利要求1所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，所述步骤s3的流程包括：
5.根据权利要求1所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，所述步骤s5的流程包括：
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的双轴旋转主动倾斜式纬度补偿单陀螺寻北方法，其特征在于，在俯仰电机光编为0情况下，通过旋转方位电机进行三位置陀螺零偏估计、粗寻北以及纬度估计，其步骤为：
7.根据权利要求1-5中任意一...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗兵，逯亮清，李杨寰，任延超，尚泰，陆阔，
申请(专利权)人：湖南云箭格纳微信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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。