基于IMU体对角线旋转的双轴旋转方案

旋转调制技术可以有效降低惯导系统的导航误差,但目前常规旋转惯导系统的机械结构无法更进一步提升误差调制效果。基于惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)体对角线安装结构,提出了一种改进的双轴旋转方案。方案选取IMU 3个正交惯性器件的体对角线为水平旋转轴,与该轴正交的旋转轴为垂向旋转轴。通过改变水平和垂向旋转轴的旋转速度、方向和次序实现双轴旋转。由于旋转轴与惯性器件均不同向,在旋转的任意时刻,3个方向的惯性器件误差均得到了调制。首先,建立了基于体对角线旋转方案的数学模型,在此基础上推导了坐标变换关系与误差方程,得到了误差传播特性,验证了改进方案的优势。最后,进行了系统综合误差的仿真校验。在相同误差条件下,系统位置误差由传统方案的0.4189海里/120小时减小到0.1207海里/120小时,验证了改进方案抑制误差的有效性。

一种改进的双轴旋转惯导系统误差调制方案

旋转惯性导航系统通过让惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)周期性地绕一个或多个轴旋转来调制系统误差。合理的旋转方案应尽可能消除惯性器件引起的系统误差,同时在IMU时不应引入新的误差。提出了一种改进的双轴旋转惯性导航系统的综合误差调制方案,方案不仅可以调制惯性器件的常值误差,而且可以抑制由刻度系数误差、安装误差与IMU旋转运动耦合而引起的额外误差。与常见的16位置旋转方案相比,耦合误差被调制为零均值周期形式,且误差幅度减小一半,从而减小了系统的速度误差和位置误差。数学分析和仿真试验表明,在相同综合误差条件下,旋转方案将纬度误差由常见16位置旋转方案的0.3831n mile/72h降低到0.1910n mile/72h,经度误差从1.1071 n mile/72h降低到0.4627 n mile/72h。