一種炮擊后陀螺零偏修正方法技術

本發明專利技術涉及彈載MEMS陀螺儀，具體是一種炮擊后陀螺零偏修正方法。本發明專利技術解決了彈載MEMS陀螺儀的零偏導致彈體的姿態測量結果出現巨大誤差的問題。一種炮擊后陀螺零偏修正方法，該方法是采用如下步驟實現的：步驟S1：定義彈體出炮口20m處的時刻為零位修正時刻；步驟S2：對彈載慣導系統進行初始對準；步驟S3：根據彈載慣導系統中MEMS陀螺儀的實時輸出，提取出彈體在零位修正時刻的偏航角ψ1、俯仰角θ1、滾轉角γ1；步驟S4：根據計算出彈體在零位修正時刻的俯仰角θ2、滾轉角γ2；步驟S5：根據ψ1、θ1、γ1、θ2、γ2，計算出MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化；步驟S6：計算出MEMS陀螺儀的準確實時輸出。本發明專利技術適用于彈體的姿態測量。

A method of gyro zero bias correction after artillery bombardment

The invention relates to a missile borne MEMS gyroscope, in particular to a post gyro zero bias correction method after bombardment. The invention solves the problem that the zero bias of the missile borne MEMS gyroscope leads to great error of the attitude measurement result of the missile. After the shelling a gyro bias correction method, this method is using the following steps: step S1: definition of projectile muzzle at 20m moment zero correction time; step S2: the missile inertial navigation system initial alignment; step S3: according to the real-time output of missile inertial navigation system MEMS gyroscope the instrument, extract the projectile at zero yaw angle correction time 1, pitch angle and roll angle 1 theta gamma 1; step S4: according to the calculated projectile at zero correction time of pitch angle and roll angle 2 theta gamma 2; step S5: according to the PSI 1, 1, 1, theta theta gamma 2, y 2, calculate the MEMS gyroscope in the zero position before and after the change of missile emission; step S6: to calculate the accurate real-time output of MEMS gyroscope. The invention is suitable for measuring the attitude of a missile body.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及彈載MEMS陀螺儀，具體是一種炮擊后陀螺零偏修正方法。
技術介紹
隨著MEMS技術的發展，MEMS陀螺儀以其體積小、重量輕、功耗低、可靠性高等傳統陀螺儀無法比擬的優點廣泛應用于武器裝備系統。彈載慣導系統中的MEMS陀螺儀(簡稱彈載MEMS陀螺儀)作為系統的核心元件，其精度和性能在彈體的姿態測量中起著至關重要的作用。在實際應用中，當彈體發射時，彈載MEMS陀螺儀會受到較大的過載作用，由此導致彈載MEMS陀螺儀發生零偏(即彈載MEMS陀螺儀的零位發生顯著偏移)，從而導致彈體的姿態測量結果出現巨大誤差。基于此，有必要專利技術一種對彈載MEMS陀螺儀的零偏進行在線修正的方法，以解決彈載MEMS陀螺儀的零偏導致彈體的姿態測量結果出現巨大誤差的問題。
技術實現思路
本專利技術為了解決彈載MEMS陀螺儀的零偏導致彈體的姿態測量結果出現巨大誤差的問題，提供了一種炮擊后陀螺零偏修正方法。本專利技術是采用如下技術方案實現的：一種炮擊后陀螺零偏修正方法，該方法是采用如下步驟實現的：步驟S1：定義彈體的發射坐標系為導航坐標系，簡稱n系；定義彈體坐標系為載體坐標系，簡稱b系；慣性坐標系簡稱i系；定義彈體出炮口20m處的時刻為零位修正時刻；定義彈體從發射點到出炮口20m處的飛行時間為t；步驟S2：在彈體發射前，對彈載慣導系統進行初始對準；步驟S3：在彈體發射后，根據彈載慣導系統中MEMS陀螺儀的實時輸出，提取出彈體在零位修正時刻的偏航角ψ1、俯仰角θ1、滾轉角γ1；步驟S4：利用高精度三軸磁力儀獲取n系三軸上的初始地磁場強度分量利用高精度三軸磁力儀實時獲取地磁場強度在b系三軸上的分量，由此得出b系下的地磁場強度矢量Hb′并進行補償；具體補償公式如下：Hb＝(Hb′-offset)(CfsCNO)-1(1)；式(1)中：Hb表示補償后b系下的地磁場強度矢量；offset表示高精度三軸磁力儀的零點漂移矩陣；Cfs表示高精度三軸磁力儀的標度因數矩陣；CNO表示高精度三軸磁力儀的非正交矩陣；根據Hb，計算出彈體在零位修正時刻的俯仰角θ2、滾轉角γ2；具體計算公式如下：式(2)中：分別表示Hb在b系三軸上的分量；步驟S5：根據ψ1、θ1、γ1、θ2、γ2，計算出MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化；具體計算公式如下：式(3)中：Δωx0表示MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化在x軸上的分量；Δωy0表示MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化在y軸上的分量；Δωz0表示MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化在z軸上的分量；步驟S6：根據MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化，計算出MEMS陀螺儀的準確實時輸出；具體計算公式如下：式(4)中：ωx′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在x軸上的分量；ωy′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在y軸上的分量；ωz′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在z軸上的分量。本專利技術所述的一種炮擊后陀螺零偏修正方法通過有效利用彈體在空中的運動特性及三維磁測信息(即高精度三軸磁力儀獲取的信息)，實現了對彈載MEMS陀螺儀的零偏進行在線修正，由此大幅提高了彈體的姿態測量精度。本專利技術有效解決了彈載MEMS陀螺儀的零偏導致彈體的姿態測量結果出現巨大誤差的問題，適用于彈體的姿態測量。附圖說明圖1是本專利技術中彈體的發射時刻和零位修正時刻的示意圖。具體實施方式一種炮擊后陀螺零偏修正方法，該方法是采用如下步驟實現的：步驟S1：定義彈體的發射坐標系為導航坐標系，簡稱n系；定義彈體坐標系為載體坐標系，簡稱b系；慣性坐標系簡稱i系；定義彈體出炮口20m處的時刻為零位修正時刻；定義彈體從發射點到出炮口20m處的飛行時間為t；步驟S2：在彈體發射前，對彈載慣導系統進行初始對準；步驟S3：在彈體發射后，根據彈載慣導系統中MEMS陀螺儀的實時輸出，提取出彈體在零位修正時刻的偏航角ψ1、俯仰角θ1、滾轉角γ1；步驟S4：利用高精度三軸磁力儀獲取n系三軸上的初始地磁場強度分量利用高精度三軸磁力儀實時獲取地磁場強度在b系三軸上的分量，由此得出b系下的地磁場強度矢量Hb′并進行補償；具體補償公式如下：Hb＝(Hb′-offset)(CfsCNO)-1(1)；式(1)中：Hb表示補償后b系下的地磁場強度矢量；offset表示高精度三軸磁力儀的零點漂移矩陣；Cfs表示高精度三軸磁力儀的標度因數矩陣；CNO表示高精度三軸磁力儀的非正交矩陣；根據Hb，計算出彈體在零位修正時刻的俯仰角θ2、滾轉角γ2；具體計算公式如下：式(2)中：分別表示Hb在b系三軸上的分量；步驟S5：根據ψ1、θ1、γ1、θ2、γ2，計算出MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化；具體計算公式如下：式(3)中：Δωx0表示MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化在x軸上的分量；Δωy0表示MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化在y軸上的分量；Δωz0表示MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化在z軸上的分量；步驟S6：根據MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化，計算出MEMS陀螺儀的準確實時輸出；具體計算公式如下：式(4)中：ωx′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在x軸上的分量；ωy′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在y軸上的分量；ωz′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在z軸上的分量。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種炮擊后陀螺零偏修正方法，其特征在于：該方法是采用如下步驟實現的：步驟S1：定義彈體的發射坐標系為導航坐標系，簡稱n系；定義彈體坐標系為載體坐標系，簡稱b系；慣性坐標系簡稱i系；定義彈體出炮口20m處的時刻為零位修正時刻；定義彈體從發射點到出炮口20m處的飛行時間為t；步驟S2：在彈體發射前，對彈載慣導系統進行初始對準；步驟S3：在彈體發射后，根據彈載慣導系統中MEMS陀螺儀的實時輸出，提取出彈體在零位修正時刻的偏航角ψ1、俯仰角θ1、滾轉角γ1；步驟S4：利用高精度三軸磁力儀獲取n系三軸上的初始地磁場強度分量利用高精度三軸磁力儀實時獲取地磁場強度在b系三軸上的分量，由此得出b系下的地磁場強度矢量Hb′并進行補償；具體補償公式如下：Hb＝(Hb′?offset)(CfsCNO)?1???(1)；式(1)中：Hb表示補償后b系下的地磁場強度矢量；offset表示高精度三軸磁力儀的零點漂移矩陣；Cfs表示高精度三軸磁力儀的標度因數矩陣；CNO表示高精度三軸磁力儀的非正交矩陣；根據Hb，計算出彈體在零位修正時刻的俯仰角θ2、滾轉角γ2；具體計算公式如下：θ2=ac sin(Hxb(Hxn)2+(Hyn)2)-a tan(HxnHyn)γ2=ac sin(Hzn(Hyb)2+(Hzb)2)-a tan(HzbHyb)---(2);]]>式(2)中：分別表示Hb在b系三軸上的分量；步驟S5：根據ψ1、θ1、γ1、θ2、γ2，計算出MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化；具體計算公式如下：Δωx0=γ2-γ1tΔωy0=ψ1tΔωz0=θ2-θ1t---(3);]]>式(3)中：Δωx0表示MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化在x軸上的分量；Δωy0表示MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化在y軸上的分量；Δωz0表示MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化在z軸上的分量；步驟S6：根據MEMS陀螺儀在彈體發射前后的零位變化，計算出MEMS陀螺儀的準確實時輸出；具體計算公式如下：ωx′=ωx-Δωx0ωy′=ωy-Δωy0ωz′=ωz-Δωz0---(4);]]>式(4)中：ωx′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在x軸上的分量；ωy′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在y軸上的分量；ωz′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在z軸上的分量。...

【技術特征摘要】
1.一種炮擊后陀螺零偏修正方法，其特征在于：該方法是采用如下步驟實現的：步驟S1：定義彈體的發射坐標系為導航坐標系，簡稱n系；定義彈體坐標系為載體坐標系，簡稱b系；慣性坐標系簡稱i系；定義彈體出炮口20m處的時刻為零位修正時刻；定義彈體從發射點到出炮口20m處的飛行時間為t；步驟S2：在彈體發射前，對彈載慣導系統進行初始對準；步驟S3：在彈體發射后，根據彈載慣導系統中MEMS陀螺儀的實時輸出，提取出彈體在零位修正時刻的偏航角ψ1、俯仰角θ1、滾轉角γ1；步驟S4：利用高精度三軸磁力儀獲取n系三軸上的初始地磁場強度分量利用高精度三軸磁力儀實時獲取地磁場強度在b系三軸上的分量，由此得出b系下的地磁場強度矢量Hb′并進行補償；具體補償公式如下：Hb＝(Hb′-offset)(CfsCNO)-1(1)；式(1)中：Hb表示補償后b系下的地磁場強度矢量；offset表示高精度三軸磁力儀的零點漂移矩陣；Cfs表示高精度三軸磁力儀的標度因數矩陣；CNO表示高精度三軸磁力儀的非正交矩陣；根據Hb，計算出彈體在零位修正時刻的俯仰角θ2、滾轉角γ2；具體計算公式如下：θ2=acsin(Hxb(Hxn)2+(Hyn)2)-atan(HxnHyn)γ2=acsin(Hzn(Hyb)2+(Hzb)2)-atan(HzbHyb...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉俊，李杰，張曉明，張樨，申沖，馮凱強，王一煥，鄭濤，
申請(專利權)人：中北大學，
類型：發明
國別省市：山西;14