介绍了光纤陀螺寻北的基本原理,分析了基座的倾斜误差对寻北精度的影响。基座平面绕垂直于陀螺轴的倾角将直接引起一个同样量级的方位角测量误差,从而在较大程度上影响寻北精度。基座平面绕陀螺轴的倾角对方位角测量的影响小,在一些寻北精度要求不高的场合,可以忽略该倾角的影响。最后介绍了光纤陀螺寻北仪的二位置寻北方案。二位置寻北方案利用光纤陀螺对相差180°的两个方向上的地球自转角速率水平分量的敏感,精确地解算出地理真北方向与陀螺轴向的夹角。系统简单,比较容易实现。
光纤陀螺(FOG)是基于Sagnac 效应的新型全固态陀螺仪,是一种无机械转动部件的惯性测量元件,具有耐冲击、灵敏度高、寿命长、功耗低、集成可靠等优点,是新一代捷联式惯性导航系统中理想的惯性器件。光纤陀螺的一-个重要应用是指北,采用的大多数方法是FOG转动固定角度,通过确定偏移量计算相对北方向的夹角。为了精确指北,必须消除FOG的漂移。介绍了三种测量方法,都是使用一个旋转平台,在相对于地球自转轴的不同方向确定FOG敏感轴的方向,该方法能够消除FOG的漂移。
陀螺寻北仪根据采样和解算方式的不同,可以分为连续转动方案、多位置方案和二二位置方案等。本文介绍的光纤陀螺寻北仪采用单光纤陀螺和一个双轴加速度计组合技术方案,利用光纤陀螺测量地球自转角速率的水平分量来获得地球表面被测点的北向信息,利用加速度计测量固定陀螺的基座的倾斜角度,对光纤陀螺的输出数据进行补偿。通过二位置法测量来消除光纤陀螺的常值漂移和加速度计偏值的影响,经过解算得到固定于其上的参考轴与真北方向的夹角,从而得到载体的纵轴与真北方向的夹角s。
二位置寻北方案采用一个双轴加速度计检测基座平面相对于水平面的倾斜角。加速度计的一一个敏感轴(x轴)与陀螺敏感轴严格平行,用以测量陀螺敏感轴相对水平面的倾角y。另一个敏感轴(y轴)在水平面内与陀螺敏感轴垂直,用以测量基座平面绕陀螺敏感轴的倾角β。
光纤陀螺寻北仪利用光纤陀螺测得的地球自转角速率水平分量和加速度计测得的陀螺轴向水平误差角,经过解算得到固定于其上的参考轴与真北方向的夹角。采用在相差180° 的两个方向上采样的二位置寻北方案,可以抵消陀螺常值漂移和加速度计偏值的影响。由于陀螺的转动位置少,因而可以大大简化系统,是较为理想的寻北方案。
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