一种借助于惯性装置（1）确定航向的方法，该惯性装置（1）借助于至少一个振动陀螺仪（3）提供测量，该方法包括以下步骤：·以陀螺仪靠近基本上水平的平面延伸的方式定位惯性装置；·在预定数量的关于垂直轴的取向上连续定向惯性装置，该预定数量大于1；·对于每个取向，将振动陀螺仪的电角调节至预定值，该电角的预定值对于惯性装置的所有取向均是相同的，并进行测量；以及·根据测量以及取向之间的角确定航向。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及借助于惯性装置来确定航向的方法，该惯性装置适于用作陀螺罗盘，例如用于寻找北方。已知借助于具有三个角传感器(速率陀螺仪或自由陀螺仪)和两个或三个加速度计的陀螺罗盘型惯性装置来确定航向，以便测量和定位地球的旋转。为了提高确定航向的精确度，已知利用惯性装置在相对于垂直轴的两个不同角位置上来进行航向测量。该方法称为二位置对准。还已知通常在用于导航的惯性系统中使用的振动陀螺仪，例如在适用于提供相对于参考方向的角测量的陀螺罗盘中，该参考方向即地理北方(航向)。振动陀螺仪轴向对称 并且依赖于科里奥利效应，被称为科里奥利振动陀螺仪(CVG)，例如，具有半球形的、称为半球共振陀螺仪(HRG)的共振器，并且在Andrei M. Shkel的文献“Type I and type IImicro-machined vibratorygyroscopes (I 型和 II 型微加工振动陀螺仪)”第 586-593 页ΙΕΕΕ/Ι0Ν (“电气与电子工程师协会/导航协会”)PLANS 2006，圣地亚哥，CA，USA中，它们更一般地称为I型。这些陀螺仪具体地以开环工作，并且它们用于基于所测量的角来测量绝对旋转角，所测量的角称为“电”角，表示陀螺仪相对于测量电极振动的位置。由这些振动陀螺仪提供的测量可能遭受误差，该误差实质上是相对于测量电极的振动位置的函数。这些误差因此作为由电角表示的振动位置的函数而变化。本专利技术的目的是提供用于在使用设置有振动陀螺仪的惯性装置时进一步改进航向确定方面的性能的装置。为此，本专利技术提供一种借助于惯性装置确定航向的方法，该惯性装置借助于至少一个振动陀螺仪提供测量，该方法包括以下步骤·以陀螺仪靠近基本上水平的平面延伸的方式定位惯性装置；·在预定数量的关于垂直轴的取向上连续定向惯性装置，该预定数量大于I。·对于每个取向，将振动陀螺仪的电角调节至预定值，该电角的预定值对于惯性装置的所有取向均是相同的，并进行测量；以及·根据测量以及取向之间的角确定航向。因此，通过考虑多个测量以及惯性装置关于垂直轴的取向之间的角，在不管惯性装置的角位置如何都将电角调节为相同值的情况下，并且通过在自由陀螺模式下进行测量，有可能在确定航向时获得较好的精确度。以自由陀螺模式控制角传感器使得尤其是忽略可能是在速率陀螺模式下操作时引入的增益误差成为可能。当惯性装置不仅包括所述陀螺还包括诸如至少一个其它陀螺仪和/或至少一个加速度计之类的另一个传感器时，使用由所有传感器提供的测量以便确定航向。在第一实现中，装置具有至少两个陀螺仪，并且定位成使得两个陀螺仪在水平平面附近延伸，并且预定数量的取向不小于2，且优选的是，取向之间的角为180°。关于每个角传感器测量的漂移对于每个取向是相同的，且将它们定位在两个相反的角位置使得测量(在电角的预定值下)中包含的谐波误差能被消除，因为它们在取平均值时抵消。该实现特别简单并且该回转(about-turn)表示最佳配置，因为它使得在水平平面中的每个陀螺仪的测量缺陷能够通过取平均来消除，因此使得有可能获得与两个水平陀螺仪的漂移误差无关的航向。沿两个取向进行测量的该实现表示测量操作的持续时间和所获得的性能之间的最佳折衷。在第二实现中，装置仅具有一个陀螺仪，且预定数量的取向不小于2，且优选不小于3。必须具有两个取向以便确定航向，且附加的取向用于标识漂移。以两个取向，两个测量及两个相关联的漂移等式可用然后有可能通过对测量取平均来计算航向，由此还对漂移误差取平均，并且再次将所计算出的航向代入两个等式之一。因此有可能获得漂移误差的近似值并且改进所计算的航向值。以三个取向，操作更简单，因为三个测量和三个相关联的等式可用于确定三个未知数航向、平面中的测量转动及测量陀螺仪漂移。以三个取向，取向之间的角度较佳的是120°。因此，本专利技术的方法适用于仅具有一个陀螺仪的惯性装置，且它能获得良好的性 倉泛。根据本专利技术的具体特性，惯性装置借助于旋转平台在其取向之间移动，该选择平台使得它能够转动通过预先调节的角度。惯性装置因此更简单，因为它不再需要确定惯性装置的两个角位置之间的角度，所述角度被预先调节为已知值。有利地，所使用的惯性装置具有与陀螺仪关联的至少一个加速度计或与至少两个陀螺仪关联的至少两个加速度计，处理加速度计的测量以确定惯性装置相对于水平的定位误差，由此确定系统的任何干扰旋转。惯性装置因此以更精确的方法相对于水平平面定位。这使得在场中定位惯性装置更简单。加速度计可使系统能相对于水平(重力)定位并且测量系统的任何干扰旋转。有利地，选择电角以具有尽可能小的相关联漂移值。这使得能够进一步提高确定的精确度。在阅读以下本专利技术的特定、非限制性实施例的描述时会发现本专利技术的其它特征和优点。参考附图，在附图中图I是在第一实现中用于实现本专利技术的方法的惯性装置的图示；以及图2是类似于图I的适用于第二实现的惯性装置的视图。参考附图说明图1，该方法借助于惯性装置(给予总的标记I)来实现，该惯性装置包括平台2(由点划线示意性表示)，平台2以已知方式设置有三个振动角传感器或陀螺仪(给予标记3)，并且设置有三个加速度计(给予标记4)。陀螺仪3和加速度计4被安排在参考框的三个相互正交轴上。陀螺仪3和加速度计4的结构本身是已知的。在本文中仅略微详细地描述陀螺仪3的结构以便描述本专利技术的方法。每个陀螺仪3包括轴向对称的共振器，该共振器由二氧化硅材料制成且配备有电极，电极使得有可能在激发模式下，以共振器的振动相对于与陀螺仪3的参考轴垂直的轴对称且具有关于参考轴的角位置的方式，将共振器设置为振动，关于参考轴的角位置可通过控制单元5经由电极的适当电控制调节，称为进动控制。振动的角位置被称为电角。电极还被用于检测模式以确定振动的角位置。在本专利技术的方法中实现的测量模式中，关于轴的振动的取向是自由的，且振动相对于最初位置的移动能用于获得关于传感器的角移动的信息。陀螺仪3和加速度计4连接到控制单元5，该控制单元5配置成控制陀螺仪3，回收并处理来自陀螺仪3和加速度计4的信号。此处的惯性装置I是用于导航的常规惯性单J Li ο控制单元5被配置成在陀螺罗盘模式下执行用于控制惯性装置的程序。该程序实现根据本专利技术用于确定航向——具体地为朝北——的方法。该方法包括如下步骤 ·将惯性装置I连续地置于关于垂直轴Z的两个角取向；·对于每个取向，将水平平面陀螺仪3的电角调节至预定值，并进行相应测量；以及·根据测量以及取向之间的角确定航向。两个取向彼此偏移180°。电角的预定值对于惯性装置的所有角位置是相同的。此处的电角值有利地被选择成具有尽可能小的值的漂移。对于每个取向，通过位于水平平面的X和y轴上的振动角传感器3来控制预定电角。通过按照进动命令行动将电角设置成对于测量均相同的值(在改变惯性装置的取向期间和/或之后)。然后测量来自角传感器和加速度计的信号以便确定航向，有可能借助于关于系统纬度的知识。该计算以常规方式执行，例如，借助于回归和三角公式或者通过对导航模式和卡尔曼滤波器中的测量进行积分。在第一取向下进行测量之后，将惯性装置移动到第二取向。使用陀螺仪3测量两个取向之间的偏移。然后在位于水平平面中的陀螺仪3 二者上，将电角调节至与第一测量相同的值。检测来自传感器的信号，然后如本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.07 FR 0905917;2010.05.17 US 61/345,3981.一种借助于惯性装置(I)确定航向的方法，该惯性装置(I)借助于至少一个振动陀螺仪(3)提供测量，该方法包括以下步骤 以陀螺仪靠近基本上水平的平面延伸的方式定位惯性装置； 在预定数量的关于垂直轴的取向上连续定向惯性装置，该预定数量大于I ; 对于每个取向，将振动陀螺仪的电角调节至预定值，该电角的预定值对于惯性装置的所有取向均是相同的，并进行测量；以及 根据测量以及取向之间的角确定航向。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述惯性装置具有单个陀螺仪，其中取向的预定数量不小于2，且优选为不小于3。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，取向之间的角为120°。4.如权利要求I所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·罗伯弗洛德，JB·尤迪尔，A·戈里，
申请(专利权)人：萨甘安全防护公司，
类型：发明
国别省市：
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