專(zhuān)利名稱(chēng)：多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)方位效應(yīng)的標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于對(duì)由陀螺儀為敏感器構(gòu)成的多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)量誤差的 標(biāo)定方法，具體涉及由于方位效應(yīng)引起的測(cè)量誤差的標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
陀螺羅盤(pán)是一種能自動(dòng)尋找并跟蹤當(dāng)?shù)氐乩碜游缑娴膶?dǎo)航儀器。陀螺羅 盤(pán)是利用地球自轉(zhuǎn)角速度和重力場(chǎng)的綜合效應(yīng)，使二自由度陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸 自動(dòng)尋找真北，這里的真北實(shí)際上就是地球自轉(zhuǎn)角速度北向分量所確定的方 向。它是以陀螺儀為敏感器指示真北的設(shè)備，它工作不依靠任何外部條件， 也不需要其它航向儀表進(jìn)行校正，自主性強(qiáng)是它的最大特點(diǎn)，可為慣導(dǎo)系統(tǒng)
或定向測(cè)量裝置提供方位基準(zhǔn)。1908年陀螺羅盤(pán)的研制成功，對(duì)陀螺儀實(shí)用 理論和制造技術(shù)產(chǎn)生了很大的影響。提高測(cè)量精度，縮短測(cè)量時(shí)間，簡(jiǎn)化儀 器結(jié)構(gòu)是陀螺羅盤(pán)工作者的主要目的，綜合文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)研究方向可分為三
大類(lèi) 一是從定向方法的完善及改進(jìn)方面進(jìn)行研究二是從自動(dòng)控制、自動(dòng) 數(shù)據(jù)采集和處理角度進(jìn)行研究三是從力學(xué)角度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。
在進(jìn)行多位置捷聯(lián)式尋北系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)所得尋北系統(tǒng)輸出的 北向值和由傳統(tǒng)方式(不考慮方位效應(yīng))標(biāo)定結(jié)果計(jì)算出的北向結(jié)果在不同的 起始位置均會(huì)引起不同大小的誤差。通過(guò)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),可以肯定有新的漂移 引入了，有新的干擾力矩引入了。研究表明在同一測(cè)量地點(diǎn)上，如果多位置捷 聯(lián)尋北系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)的起始位置不同，則測(cè)量誤差存在較大的差異。對(duì)于同一陀螺, 當(dāng)初始方位不同時(shí)，由于到達(dá)同一方位所運(yùn)動(dòng)的路徑不同，即殼體和臺(tái)體之 間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移不同，也會(huì)造成陀螺在同一方位輸出的差異。這說(shuō)明方位效應(yīng)與陀螺測(cè)量的起始位置有關(guān)。檢索相關(guān)文獻(xiàn)，未見(jiàn)有相關(guān)報(bào)道專(zhuān)利及其 論文對(duì)其進(jìn)行報(bào)道，只見(jiàn)有對(duì)平臺(tái)慣導(dǎo)系統(tǒng)航向效應(yīng)及航向漂移的相關(guān)文章。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)方位效應(yīng)的標(biāo)定方法，以 消除因方位效應(yīng)引起的測(cè)量誤差。
本發(fā)明方法是，借助一只真北棱鏡、兩臺(tái)經(jīng)緯儀和一臺(tái)機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)作 為輔助測(cè)試工具按以下步驟進(jìn)行
a. 將固置在所述機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)上的待標(biāo)定的多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)和所述
真北棱鏡、兩臺(tái)經(jīng)緯儀放置在同一水平面上，將兩臺(tái)經(jīng)緯儀中的第一臺(tái)經(jīng)緯 儀準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)真北棱鏡使其處在真北棱鏡的法線上，將兩臺(tái)經(jīng)緯儀中的第二臺(tái) 經(jīng)緯儀準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上的基準(zhǔn)棱鏡使其處在多位置捷聯(lián)
尋北系統(tǒng)殼體上的基準(zhǔn)棱鏡的法線上；此時(shí)，測(cè)得兩經(jīng)緯儀之間互相準(zhǔn)直瞄 準(zhǔn)的光軸線與真北棱鏡法線間的夾角"和兩經(jīng)緯儀之間互相準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)的光軸 線與多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上基準(zhǔn)棱鏡的法線間的夾角"；
b. 根據(jù)步驟a測(cè)得的夾角"和夾角"按下式 y = 180° — (" - (180° - a)) = 360 - (a + / )
計(jì)算得出多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上基準(zhǔn)棱鏡法線和真北方向的夾角 7 ，此^值即為該起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)基準(zhǔn)棱鏡法線和真北方向夾 角的真值；
c. 在該起始位置啟動(dòng)多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)進(jìn)行尋北側(cè)量，所得北向矢量 與其基準(zhǔn)棱鏡法線的夾角記為Z，此測(cè)量值Z與步驟b經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)測(cè)得的真 值^之差即為在該起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)的實(shí)測(cè)誤差= /-r ;
d. 將機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到下一設(shè)定的角度位置，按上述步驟b、 c同樣 做法再測(cè)得該起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)試的誤差值；依此，將機(jī)械 分度轉(zhuǎn)臺(tái)按多點(diǎn)均勻分度點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周，分別測(cè)得計(jì)算出各起始位置下多位置
捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)試的誤差值；
e.根據(jù)上述步驟測(cè)試、計(jì)算得出的各起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè) 量的誤差值，即可確定出一周內(nèi)第"個(gè)分度方位上由于陀螺起始測(cè)量方位引 起的測(cè)量誤差A(yù)x"，將一周內(nèi)分度點(diǎn)方位上因方位效應(yīng)引起的尋北誤差值擬
合為一條正弦曲線，其橫坐標(biāo)為方位角，定義為捷聯(lián)尋北基準(zhǔn)棱鏡法線按逆 時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)至真北方向的夾角，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的誤差；對(duì)任意方位進(jìn)行測(cè) 量時(shí)，對(duì)測(cè)量值乂按照補(bǔ)償曲線對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值A(chǔ)x'進(jìn)行補(bǔ)償，即得到精確的尋 北結(jié)果;c，其中x二Y-zW;
本發(fā)明方法，有效的消除了因方位效應(yīng)引起的測(cè)量誤差因方位效應(yīng)引起 的測(cè)量誤差，因而提高了多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度。


圖1是本發(fā)明方法將多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)固置在機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)上的定位
示意圖2是本發(fā)明方法方位效應(yīng)測(cè)量原理圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參照?qǐng)D1、 2,本發(fā)明多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)方位效應(yīng)的標(biāo)定方法，借助一 只真北棱鏡、兩臺(tái)經(jīng)緯儀和一臺(tái)機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)作為輔助測(cè)試工具按以下步驟 進(jìn)行
a.將固置在所述機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)4上的待標(biāo)定的多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)5和 所述真北棱鏡3、兩臺(tái)經(jīng)緯儀l、 2放置在同一水平面上，將兩臺(tái)經(jīng)緯儀中的 第一臺(tái)經(jīng)緯儀1準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)真北棱鏡3使其處在真北棱鏡的法線上，將兩臺(tái)經(jīng) 諱儀中的第二臺(tái)經(jīng)緯儀2準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上的基準(zhǔn)棱鏡6 使其處在多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上的基準(zhǔn)棱鏡6的法線上；此時(shí)，測(cè)得兩 經(jīng)諱儀之間互相準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)的光軸線與真北棱鏡法線間的夾角"和兩經(jīng)緯儀之
間互相準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)的光軸線與多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上基準(zhǔn)棱鏡的法線間的 夾角、
b. 根據(jù)步驟a測(cè)得的夾角"和夾角"按下式 <formula>formula see original document page 7</formula>
計(jì)算得出多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上基準(zhǔn)棱鏡法線和真北方向的夾角 廠此^值即為該起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)基準(zhǔn)棱鏡法線和真北方向夾 角的真值；
c. 在該起始位置啟動(dòng)多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)進(jìn)行尋北側(cè)量，所得北向矢量 與其基準(zhǔn)棱鏡法線的夾角記為,，此測(cè)量值廣與步驟b經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)測(cè)得的真 值^之差即為在該起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)的實(shí)測(cè)誤差/^ = /-"
d. 將機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到下一設(shè)定的角度位置，按上述步驟b、 c同樣 做法再測(cè)得該起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)試的誤差值；依此，將機(jī)械 分度轉(zhuǎn)臺(tái)按多點(diǎn)均勻分度點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周，分別測(cè)得計(jì)算出各起始位置下多位置 捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)試的誤差值；
e. 根據(jù)上述步驟測(cè)試、計(jì)算得出的各起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè) 量的誤差值，即可確定出一周內(nèi)第"個(gè)分度方位上由于陀螺起始測(cè)量方位引
起的測(cè)量誤差^"，將一周內(nèi)分度點(diǎn)方位上因方位效應(yīng)引起的尋北誤差值擬 合為一條正弦曲線，其橫坐標(biāo)為方位角，定義為捷聯(lián)尋北基準(zhǔn)棱鏡法線按逆
時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)至真北方向的夾角，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的誤差；對(duì)任意方位進(jìn)行測(cè)
量時(shí)，對(duì)測(cè)量值乂按照補(bǔ)償曲線對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值A(chǔ)x'進(jìn)行補(bǔ)償，即得到精確的尋
北結(jié)果不其中J^幺-A^。
權(quán)利要求
1.一種多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)方位效應(yīng)的標(biāo)定方法，其特征在于，借助一只真北棱鏡、兩臺(tái)經(jīng)緯儀和一臺(tái)機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)作為輔助測(cè)試工具按以下步驟進(jìn)行a.將固置在所述機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)上的待標(biāo)定的多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)和所述真北棱鏡、兩臺(tái)經(jīng)緯儀放置在同一水平面上，將兩臺(tái)經(jīng)緯儀中的第一臺(tái)經(jīng)緯儀準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)真北棱鏡使其處在真北棱鏡的法線上，將兩臺(tái)經(jīng)緯儀中的第二臺(tái)經(jīng)緯儀準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上的基準(zhǔn)棱鏡使其處在多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上的基準(zhǔn)棱鏡的法線上；此時(shí)，測(cè)得兩經(jīng)緯儀之間互相準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)的光軸線與真北棱鏡法線間的夾角α和兩經(jīng)緯儀之間互相準(zhǔn)直瞄準(zhǔn)的光軸線與多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上基準(zhǔn)棱鏡的法線間的夾角β；b.根據(jù)步驟a測(cè)得的夾角α和夾角β按下式γ＝180°-(β-(180°-α))＝360-(α+β)計(jì)算得出多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)殼體上基準(zhǔn)棱鏡法線和真北方向的夾角γ，此γ值即為該起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)基準(zhǔn)棱鏡法線和真北方向夾角的真值；c.在該起始位置啟動(dòng)多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)進(jìn)行尋北側(cè)量，所得北向矢量與其基準(zhǔn)棱鏡法線的夾角記為γ′，此測(cè)量值γ′與步驟b經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)測(cè)得的真值γ之差即為在該起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)的實(shí)測(cè)誤差Δδ＝γ′-γ；d.將機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到下一設(shè)定的角度位置，按上述步驟b、c同樣做法再測(cè)得該起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)試的誤差值；依此，將機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)按多點(diǎn)均勻分度點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周，分別測(cè)得計(jì)算出各起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)試的誤差值；e.根據(jù)上述步驟測(cè)試、計(jì)算得出的各起始位置下多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)量的誤差值，即可確定出一周內(nèi)第n個(gè)分度方位上由于陀螺起始測(cè)量方位引起的測(cè)量誤差Δxn，將一周內(nèi)分度點(diǎn)方位上因方位效應(yīng)引起的尋北誤差值擬合為一條正弦曲線，其橫坐標(biāo)為方位角，定義為捷聯(lián)尋北基準(zhǔn)棱鏡法線按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)至真北方向的夾角，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的誤差；對(duì)任意方位進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)測(cè)量值x′按照補(bǔ)償曲線對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值Δx′進(jìn)行補(bǔ)償，即得到精確的尋北結(jié)果x，其中x＝x′-Δx′。
全文摘要
本發(fā)明屬于對(duì)多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)量誤差的標(biāo)定方法，特別是一種多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)方位效應(yīng)的標(biāo)定方法，借助一只真北棱鏡、兩臺(tái)經(jīng)緯儀和一臺(tái)機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)作為輔助測(cè)試工具，將多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)固置在機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái)上，按照一周均分點(diǎn)進(jìn)行分度后，通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)每次旋轉(zhuǎn)一個(gè)均分角度值通過(guò)真北棱鏡系統(tǒng)來(lái)確定尋北系統(tǒng)的初始轉(zhuǎn)動(dòng)位置時(shí)捷聯(lián)尋北系統(tǒng)基準(zhǔn)棱鏡與真北方向的夾角，然后與多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測(cè)量的北向值比較，計(jì)算出誤差值，按照誤差特點(diǎn)擬合出誤差曲線對(duì)陀螺的方位效應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定。本發(fā)明方法，有效的消除了因方位效應(yīng)引起的測(cè)量誤差因方位效應(yīng)引起的測(cè)量誤差，因而提高了多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01C25/00GK101187568SQ20071019352
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者暢 劉, 李建榮, 沈鋮武, 王志乾, 雁 趙, 高峰端 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所