[发明专利]一种单轴激光陀螺寻北仪及其寻北方法

摘要

本发明公开了一种单轴激光陀螺寻北仪及其寻北方法，寻北仪包括机械转动舱和电子舱，所述机械转动舱包括棱镜式数字激光陀螺、倾角仪、转动舱二次电源和单轴转台；电子舱包括解算计算机、转台控制器、以太网转换电路和电子舱二次电源。寻北方法包括粗寻北和精寻北两个过程，其中粗对准采用三位置寻北法，精对准采用两位置寻北法。本发明寻北仪在车载环境下能够实现寻北精度高、功耗低、寻北时间短、可靠性高、成本低、体积小的功能，具备抗干扰能力，可在风吹、人员走动、发动机振动等引起的基座扰动情况下完成寻北。

主权项

一种单轴激光陀螺寻北仪的寻北方法，其特征在于，单轴激光陀螺寻北仪，包括机械转动舱和电子舱，所述机械转动舱包括：棱镜式数字激光陀螺、倾角仪、转动舱二次电源和单轴转台；所述电子舱包括：解算计算机、转台控制器、以太网转换电路和电子舱二次电源；其中，解算计算机分别连接棱镜式数字激光陀螺、倾角仪、转台控制器、以太网转换电路和电子舱二次电源；所述棱镜式数字激光陀螺和倾角仪分别连接转动舱二次电源；所述以太网转换电路连接电子舱二次电源，并通过以太网对外通讯接口连接以太网通讯网；所述转台控制器连接单轴转台；该单轴激光陀螺寻北仪的寻北方法包括粗寻北和精寻北两个过程，其中粗寻北采用三位置寻北法，精寻北采用两位置寻北法；具体流程如下：A、粗寻北过程：1)寻北仪首次上电或接收到来自以太网总线的寻北命令，将单轴转台调整到转台零位，即寻北仪基准线位置；2)以单轴转台零位为第一个位置，每间隔120°作为第二、第三个位置；3)转台依次旋转到第一、第二、第三位置采集陀螺数据，每个位置各采集相同时间数据；4)将每个位置采集的陀螺数据各自累加标记为ωi(i＝1、2、3)；5)采用下述公式(1)计算粗寻北结果；式中：ωi(i＝1、2、3)为三个位置，各个位置所采集的陀螺数据；ψ粗为粗寻北结果，即基准线北向夹角；pi＝3.1415926；B、精寻北过程：1)根据步骤A中粗寻北过程得到的粗寻北结果，计算基准线北向夹角为90°或270°对应的转台旋转角；2)根据步骤1)中计算的转台旋转角，采用最短路径原则，将转台旋转到基准线夹角为90°±5°或270°±5°的方位，开始采集数据，采集时间为T秒；3)当数据采集时间到达T秒时，将转台旋转180°至步骤2)中采集第一组数据时方位的对称位置，开始采集第二组数据；4)当第二组数据采集时间到达T秒后，结合步骤2)所采集的T秒数据，依据下述公式(2)完成数据解算，同时将转台旋转180°至步骤3)中采集第二组数据时方位的对称位置，开始采集第三组数据；ω11=ω1-ωev*sinθ1ω22=ω2-ωev*sinθ2ω1-2=(ω11-ω22)/(0.5*cosθ1+0.5*cosθ2)FM=2*ωen*sin[(φ1-φ2)/2]ψ=sin-1(ω1-2/FM)+pi-(φ1+φ2)/2---(2)]]>式中，ω1、ω2为精寻北两个位置所采集的陀螺数据；ωev、ωen为当地地球自转天向分量和北向分量；θ1、θ2为精寻北时两个位置陀螺敏感轴的水平夹角；φ1、φ2为精寻北时转台两个位置的旋转角度；ω11、ω22、ω1‑2和FM为计算过程的中间变量；ψ为精寻北结果，即精确基准线北向夹角；5)重复步骤4)，依次采集第四、五、六组数据，并计算各两组之间的精寻北结果并记录，当满足采集时间后再退出采集过程；6)退出采集过程后，对各次计算的精寻北结果求均值，作为最终精寻北结果并输出。