适用于捷联惯性导航系统的惯性传感器级旋转调制方法，包括制作旋转调制用的旋转调制装置；精确地保持支架旋转，采集两个陀螺的角速度信号和两个加速度计的加速度信号作为输出，采集旋转测量控制电路的角速度信号作为参考输出；通过旋转对每个陀螺和加速度计输出的角速度信号进行调制，陀螺和加速度计的角速度被调制而陀螺和加速度计中的漂移未被调制，从而将陀螺和加速度计的真实角速度与漂移分离，分别获得每个陀螺和每个加速度计的真实角速度和对应的漂移；利用相敏检波的方式对每个陀螺和每个加速度计的真实角速度解调，获取陀螺和加速度计的消除了漂移的真实输出向量，该输出向量始终保持在与旋转调制轴相垂直的平面内。本发明专利技术具有从陀螺和加速度计的输出端直接消除传感器慢速漂移误差、构建多轴旋转结构简单的优点。本发明专利技术具有精度高，容易实现的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
惯性导航系统是ー种不依赖于外部信息、也不向外辐射能量的主动式导航系统。 不依赖于外部信息和不向外辐射能量的特点决定了其具有极高的可靠性和隐蔽性。但惯性导航系统同样存在致命的弱点误差累积效应。惯性导航系统主要通过陀螺和加速度计测量载体的角速度和加速度信息来进行导航，在解算过程中存在着多次的积分运算。因此，角速度和加速度的误差将随着积分一直累积，特别是角速度和加速度的慢速漂移对导航精度的影响尤为明显。提高导航精度的关键是提高这些惯性传感器的输出精度。一方面，可以通过使用更高精度的惯性传感器来实现。惯性传感器精度的提升受到理论、エ艺等水平的影响，往往需要ー个很长的过程，而且使用更高精度的惯性传感器，导航系统的成本增长也非常迅速。 另ー方面，可以通过惯性传感器的误差补偿手段，间接提高惯性传感器的精度。旋转调制技术是降低陀螺和加速度计误差的有效手段。特別是对角速度和加速度的慢速漂移有着有效的抑制作用。目前，针对捷联惯性导航系统的旋转调制技术一般都采用惯性测量単元整体调制的方式。根据旋转方式不同可分为转停和连续旋转两种。其中， 转停的方式存在一个假设，转动在瞬间完成，从而不会在转动过程中引起误差。因此转停的方式在旋转过程中需要很大的角加速度。根据旋转轴数量不同可分为单轴旋转和多轴旋转两种。单轴旋转只能补偿与旋转轴相垂直的两部分惯性元器件，仍有ー套惯性元器件的误差无法得到补偿，因此精度较低。而多轴旋转的旋转机构、控制都很复杂，不易于实现。
技术实现思路
为克服现有技术的上述缺点，本专利技术提供了ー种精度高，容易实现的。，包括以下步骤1)、制作旋转调制用的旋转调制装置，旋转调制装置包括用于安装陀螺和加速度计的支架，与支架连接并带动支架旋转的旋转机构，和測量陀螺和加速度计在旋转过程中的角速度的旋转测量控制电路；支架包括安装陀螺和加速度计的安装部和与旋转机构固定连接的连接部，安装部呈正六面体，安装部的两个相邻的侧面分別安装一个陀螺，两个陀螺安装侧面上均安装有ー个加速度计，两个陀螺正交、两个加速度计正交；2)、通过角度測量反馈控制的方式，使支架的角速度频率精确地保持在ー个比实际运用环境时高得多的频率上；采集两个陀螺输出的角速度信号和两个加速度计输出的加速度信号，采集旋转测量控制电路的角速度信号作为參考输出；通过旋转分别对每个陀螺和加速度计输出的角速度信号进行调制，陀螺和加速度计的角速度被调制而陀螺和加速度计中的漂移未被调制，从而将陀螺和加速度计的真实角速度与漂移分离，分別获得每个陀螺和每个加速度计的真实角速度和对应的漂移；3)、利用相敏检波的方式对每个陀螺和每个加速度计的真实角速度和加速度进行解调，获取陀螺和加速度计的消除了漂移的真实输出向量，该输出向量始终保持在与旋转调制轴相垂直的平面内。进一歩，步骤1)中的，支架安装部另外两个侧面分別安装有与陀螺和加速度计相平衡、使支架的重心位于旋转轴上的配重块，以使支架平稳旋转；安装有陀螺和加速度计的侧面均具有凹陷部以减轻支架重量；安装部上设有容纳加速度计的容纳腔。进一歩，旋转测量控制电路包括测量旋转机构的角速度的角度编码器和与角度编码器连接、对旋转机构进行反馈控制使旋转机构保持精确的旋转速度的反馈控制电路，角度编码器安装在旋转机构的定子和转子之间。进一歩，所述的连接部为短圆柱体，所述的安装部外罩设ー个金属外壳。金属外壳不但可以对陀螺和加速度计起到保护作用，也可以起到电磁屏蔽作用。进一歩，旋转机构固定在底座上。本专利技术的采用了惯性元器件级的旋转方法，能够从角速度和加速度输出的源头对这些输出量的误差进行修正。这样的结构在进行多轴旋转时没有耦合现象，结构简単。该旋转调制方法具有从陀螺和加速度计的输出端直接消除传感器慢速漂移误差、构建多轴旋转结构简单的优点。本专利技术具有精度高，容易实现的优点。 附图说明图1是本专利技术的流程图。图2是旋转调制装置的示意图。图3是外壳的示意图。图4是传感器支架示意图。图5是角速度分解的示意图。图6是步骤2)的旋转调制的原理图。图7是步骤3)的相敏检波的原理图。具体实施例方式參照附图，进一步说明本专利技术，包括以下步骤 1)、制作旋转调制用的旋转调制装置，旋转调制装置包括用于安装陀螺2和加速度计3 的支架1，与支架1连接并带动支架1旋转的旋转机构6，和測量陀螺2和加速度计3在旋转过程中的角速度的旋转测量控制电路5 ；支架1包括安装陀螺2和加速度计3的安装部Ia和与旋转机构6固定连接的连接部 ld，安装部Ia呈正六面体，安装部的两个相邻的侧面分別安装一个陀螺2，两个陀螺2的安装侧面上均安装有ー个加速度计3，两个陀螺2正交、两个加速度计3正交；2)、通过角度測量反馈控制的方式，使支架的角速度频率精确地保持在ー个比实际运用环境时高得多的频率上，支架保持精确旋转速度的频率是这样的1Hz表示1秒钟旋转 1圈，即2 πム，IOHz表示1秒钟旋转10圈20 π /s真实运动频率是指这套系统真实运用吋， 载体运动的频率上限。 采集两个陀螺2输出的角速度信号和两个加速度计3输出的加速度信号，采集旋转测量控制电路的角速度信号作为參考输出；通过旋转分别对每个陀螺2和加速度计3输出的角速度信号进行调制，陀螺2和加速度计3的角速度被调制而陀螺2和加速度计3中的漂移未被调制，从而将陀螺2和加速度计3的真实角速度和加速度与漂移分离，分别获得每个陀螺2和每个加速度计3的真实角速度和加速度，以及对应的漂移；如图5和图6所示，以陀螺输出为例，有一个真实的角速度向量《，可分解成与旋转轴平行和垂直的两个向量~和《ポ2个陀螺2的敏感轴与旋转轴垂直，因此其敏感的向量只有角速度向量ω的垂直向量 。将分解到2个陀螺2上得到和两个真实的角速度向量。在未进行旋转调制吋，由于陀螺2输出存在漂移误差ε，因此陀螺的真实输出为^fjl — ^’ cusff-l· ￡^经过旋转调制后陀螺的输出为O3m = ￡315(6^+0^) + E1真实的角运动被调制了，而陀螺2的漂移没有被调制。这是因为陀螺2只能敏感到一个真实角速度在其敏感轴上的分量，因此随着旋转其敏感的分量一直在变化。而漂移却只和陀螺本身有关，不会随着旋转而被调制。这样在频域上，陀螺的真实角速度和漂移就被分开了。另外注意到，公式(2)中，sinド+ メ)和㈱(が+螂都有可能存在接近或等于0的情況，但又不会同时出现这ー情況。注意到，当血ド+印)和接近0吋，和会分別趋向于0，从而使输出退化，如果仅采用1个陀螺的传感器级旋转调制就会出现这ー情況。而采用2个陀螺的情況，当1个输出退化时，另1个输出必定不会退化，这就解决了这一问题。3)、利用相敏检波的方式对每个陀螺2和每个加速度计3的真实角速度和加速度进行解调，相敏检波时使用旋转测量控制电路的角速度信号作为參考输出；获取陀螺2和加速度计3的消除了漂移的真实输出向量，该输出向量时钟保持在与旋转调制轴相垂直的平面内。解调的原理如图7所示。经过旋转调制后陀螺2的输出，根据參考信号r，通过相敏检波可得权利要求1.，包括以下步骤1)、制作旋转调制用的旋转调制装置，旋转调制装置包括用于安装陀螺和加速度计的支架，与支架连接并带动支架旋转的旋转机构，和測量陀螺和加速度计在旋转过程中的角速度的旋转测量控制电路；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋开臣，康力，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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