CN107421564B - 一种四位置寻北仪转位误差补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种四位置寻北仪转位误差补偿方法。本发明通过确定四个标准位置；记录到达四个标准位置时惯性传感器的实际测量数据；测量到达四个标准位置的转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3；再根据转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3来补偿惯性传感器输出的角速度和加速度原始测量数据；最后通过补偿后的惯性传感器数据来进行寻北解算，得到寻北仪基准边与北向夹角φ。本发明可解决四位置寻北仪转位误差的补偿问题，有效提高寻北仪寻北精度。
Description
技术领域
本发明涉及惯性技术领域，尤其涉及一种基于四位置寻北仪转位误差补偿方法。
背景技术
陀螺寻北仪是惯性技术应用的重要成果之一，它通过敏感地球自转来确定北向，能全天候可靠地工作，不受外部环境如地球磁场、地形、气候等的影响，可以在没有任何外部方位信息的情况下实现自主寻北功能，测出当地地理北向。
根据采样和解算周期不同，寻北仪可以分为连续旋转、二位置、四位置等寻北方案，其中四位置寻北方案在基于单轴陀螺的寻北仪中应用较为广泛。通过在四个相互垂直的位置进行数据采集，经过数据运算，可以消除陀螺零偏误差等，获得较高的寻北精度。
常规四位置寻北仪的位置数据来自高精度位置传感器，但由于电机的控制误差以及寻北仪转位平台机械结构传动的量化误差，导致较大的转位误差，且每次寻北时转位误差重复性较低，当旋转平台水平时，转位误差造成的寻北误差与其大小相同，随着倾斜角的增大及纬度增高，转位误差引起的寻北误差逐渐增大。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种四位置寻北仪转位误差补偿方法，解决四位置寻北仪转位误差的补偿问题，有效提高寻北仪寻北精度。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种四位置寻北仪转位误差补偿方法，包括以下步骤：
步骤S1、确定四个标准位置；
步骤S2、记录所述寻北仪到达所述四个标准位置时惯性传感器的实际测量数据；
步骤S3、测量到达所述四个标准位置的转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3；
步骤S4、根据所述转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3来补偿惯性传感器输出的惯性测量数据；
步骤S5、计算寻北仪基准边与北向夹角φ。
进一步地，所述四个标准位置p0，p1，p2和p3分别为相对寻北仪基准边的0°,90°,180°和270°，所述四个标准位置中相邻位置互相垂直。
进一步地，所述实际测量值包括：
实际的测量位置和所述为到达测量位置0时的位置点、所述为到达测量位置1时的位置点、所述为到达测量位置2时的位置点、所述为到达测量位置3时的位置点；
在实际测量位置，加速度计采集的重力加速度结果为和所述为转至测量位置0时采集的重力加速度、所述为转至测量位置1时采集的重力加速度、所述为转至测量位置2时采集的重力加速度、所述为转至测量位置3时采集的重力加速度；
在实际测量位置，陀螺仪采集的地球自转角速度结果和所述为转至测量位置0时采集的地球自转角速度、所述为转至测量位置1时采集的地球自转角速度、所述为转至测量位置2时采集的地球自转角速度、所述为转至测量位置3时采集的地球自转角速度。
进一步地，所述转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3为寻北仪转位机构到达每个标准位置时实测位置和与标准位置p0，p1，p2和p3之间的夹角。
进一步地，惯性传感器输出的角速度和加速度原始测量数据的补偿方法为：根据公式对实际测量位置陀螺仪采集的地球自转角速度结果和进行补偿得到标准位置的地球自转角速度ω0，ω1，ω2和ω3；所述ω0为转至标准位置0时的地球自转角速度、所述ω1为转至标准位置1时的地球自转角速度、所述ω2为转至标准位置2时的地球自转角速度、所述ω3为转至标准位置3时的地球自转角速度。
根据公式对实际测量位置加速度计采集的重力加速度结果为和进行补偿得到标准位置的重力加速度a0，a1，a2和a3，所述a0为转至标准位置0时的重力加速度、所述a1为转至标准位置1时的重力加速度、所述a2为转至标准位置2时的重力加速度、所述a3为转至标准位置3时的重力加速度。
本发明有益效果如下：
解决四位置寻北仪转位误差的补偿问题，有效提高寻北仪寻北精度。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为四位置寻北仪转位误差补偿方法流程图
图2为四位置转位误差角示意图
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
本发明的一个具体实施例，公开了一种四位置寻北仪转位误差补偿方法，所述四位置寻北仪包括：惯性传感器、转位机构、位置传感器或者限位装置以及采集控制器。转位机构用于承载惯性传感器，并根据采集控制器指令控制转位机构旋转至目标位置，惯性传感器包含陀螺仪和加速度计，用于敏感目标位置的惯性测量数据(包含加速度和角速度信息)和位置数据，位置传感器或者限位装置用于敏感或者限制转位机构的当前位置，采集控制器用于根据目标控制和转位机构的当前位置驱动转位机构旋转、进行惯性测量数据和位置数据的采集以及最后的寻北解算。
如图1所示，所述四位置寻北仪转位误差补偿方法包括以下步骤：
步骤S1、确定四个标准位置。
根据所述寻北仪转位机构初始位置设定及寻北仪基准边的关系，通过转台标定确定寻北仪转位机构的四个标准位置0、1、2、3，分别为相对寻北仪基准边的0°,90°,180°和270°，p0为标准位置0(0°)的位置点、p1为标准位置1(90°)的位置点、p2为标准位置2(180°)的位置点、p3为标准位置3(270°)的位置点，所述四个标准位置中相邻位置互相垂直。
步骤S2、记录所述寻北仪到达所述四个标准位置时惯性传感器的实际测量数据。
所述寻北仪实时工作时，由于所述采集控制器的控制精度以及所述寻北仪转位平台机械结构传动的量化误差，会存在一定的转位误差，即实际位置与标准位置存在偏差，当所述寻北仪转位机构到达每个标准位置时，记录实际的测量位置，所述测量位置与所述标准位置一一对应；
所述记录实际的测量位置点为和所述为到达测量位置0时的位置点、所述为到达测量位置1时的位置点、所述为到达测量位置2时的位置点、所述为到达测量位置3时的位置点；
在实际测量位置，加速度计采集的重力加速度结果分别为和所述为转至测量位置0时采集的重力加速度、所述为转至测量位置1时采集的重力加速度、所述为转至测量位置2时采集的重力加速度、所述为转至测量位置3时采集的重力加速度；
在实际测量位置，陀螺仪采集的地球自转角速度结果分别为 和所述为转至测量位置0时采集的地球自转角速度、所述为转至测量位置1时采集的地球自转角速度、所述为转至测量位置2时采集的地球自转角速度、所述为转至测量位置3时采集的地球自转角速度。
步骤S3、计算到达所述四个标准位置的转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3。
由于所述采集控制器的控制精度以及所述寻北仪转位平台机械结构传动的量化误差，会存在一定的转位误差，即实际位置与标准位置存在偏差。如图2所示，当转位机构到达所述四个标准位置p0，p1，p2和p3时，所述记录实际的测量位置为和所述实测位置与标准位置之间存在一定的夹角θ0，θ1，θ2和θ3，所述夹角θ0，θ1，θ2和θ3为到达所述四个标准位置时的转位误差角。
步骤S4、根据所述转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3补偿惯性传感器输出的惯性测量数据。
根据公式对实际测量位置陀螺仪采集的地球自转角速度结果和进行补偿得到标准位置的地球自转角速度ω0，ω1，ω2和ω3；所述ω0为转至标准位置0时的地球自转角速度、所述ω1为转至标准位置1时的地球自转角速度、所述ω2为转至标准位置2时的地球自转角速度、所述ω3为转至标准位置3时的地球自转角速度。
根据公式对实际测量位置加速度计采集的重力加速度结果为和进行补偿得到标准位置的重力加速度a0，a1，a2和a3，所述a0为转至标准位置0时的重力加速度、所述a1为转至标准位置1时的重力加速度、所述a2为转至标准位置2时的重力加速度、所述a3为转至标准位置3时的重力加速度。
步骤S5、根据补偿后的惯性测量数据进行寻北解算，得到寻北仪基准边与北向夹角φ。
寻北仪正常工作时，将按照顺时针或逆时针顺序分别转至所述四个标准位置进行惯性传感器的数据采集，并对采集后的数据进行补偿，采集控制器根据补偿后的惯性数据进行寻北解算，得到寻北仪基准边与北向夹角φ。
综上所述，本实施例所公开的基于高精度位置测量的四位置寻北仪转位误差补偿方法解决寻北仪四位置寻北仪转位误差的补偿问题，有效提高寻北仪寻北精度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种四位置寻北仪转位误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、确定四个标准位置；
步骤S2、记录所述寻北仪到达所述四个标准位置时惯性传感器的实际测量数据；
步骤S3、计算得到到达所述四个标准位置的转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3；
步骤S4、根据所述转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3补偿惯性传感器输出的惯性测量数据；
步骤S5、根据补偿后的惯性测量数据进行寻北解算，得到寻北仪基准边与北向夹角φ。
2.根据权利要求1所述的误差补偿方法，其特征在于，四个标准位置0、1、2、3的位置点分别为p0，p1，p2和p3；分别为相对寻北仪基准边0°，90°，180°和270°的位置。
3.根据权利要求2所述的误差补偿方法，其特征在于，所述惯性传感器实际测量数据包括：
实际的测量位置点和所述为到达测量位置0时的位置点、所述为到达测量位置1时的位置点、所述为到达测量位置2时的位置点、所述为到达测量位置3时的位置点；
在实际测量位置，加速度计采集的重力加速度结果分别为和所述为转至测量位置0时采集的重力加速度、所述为转至测量位置1时采集的重力加速度、所述为转至测量位置2时采集的重力加速度、所述为转至测量位置3时采集的重力加速度；
在实际测量位置，陀螺仪采集的地球自转角速度结果分别为 和所述为转至测量位置0时采集的地球自转角速度、所述为转至测量位置1时采集的地球自转角速度、所述为转至测量位置2时采集的地球自转角速度、所述为转至测量位置3时采集的地球自转角速度。
4.根据权利要求1或3所述的误差补偿方法，其特征在于，所述转位误差角θ0，θ1，θ2和θ3分别为寻北仪转位机构到达每个标准位置时实际测量位置与标准位置之间的夹角。
5.根据权利要求3所述的误差补偿方法，其特征在于，根据公式对实际测量位置陀螺仪采集的地球自转角速度结果和进行补偿得到标准位置的地球自转角速度ω0，ω1，ω2和ω3；所述ω0为转至标准位置0时的地球自转角速度、所述ω1为转至标准位置1时的地球自转角速度、所述ω2为转至标准位置2时的地球自转角速度、所述ω3为转至标准位置3时的地球自转角速度。
6.根据权利要求3或5所述的误差补偿方法，其特征在于，
根据公式对实际测量位置加速度计采集的重力加速度结果和进行补偿得到标准位置的重力加速度a0，a1，a2和a3，所述a0为转至标准位置0时的重力加速度、所述a1为转至标准位置1时的重力加速度、所述a2为转至标准位置2时的重力加速度、所述a3为转至标准位置3时的重力加速度。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102207386A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-10-05 | 东南大学 | 基于方位效应误差补偿的寻北方法 |
| CN102359781A (zh) * | 2011-08-28 | 2012-02-22 | 北京机械设备研究所 | 一种寻北仪标定方法 |
| CN104121927A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-10-29 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种适用于低精度无方位基准单轴转位设备的惯性测量单元标定方法 |
| CN105509768A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-20 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种单轴寻北仪的误差标定方法 |
| CN106705997A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-24 | 浙江大学 | 一种光纤陀螺寻北启动误差抑制方法 |
Family Cites Families (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102207386A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-10-05 | 东南大学 | 基于方位效应误差补偿的寻北方法 |
| CN102359781A (zh) * | 2011-08-28 | 2012-02-22 | 北京机械设备研究所 | 一种寻北仪标定方法 |
| CN104121927A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-10-29 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种适用于低精度无方位基准单轴转位设备的惯性测量单元标定方法 |
| CN105509768A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-20 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种单轴寻北仪的误差标定方法 |
| CN106705997A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-24 | 浙江大学 | 一种光纤陀螺寻北启动误差抑制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 寻北仪倾斜状态下转位误差分析;薛海建，等;《兵工自动化》;20120930;第31卷(第9期);第50-53页 |
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