郭 锐

(中国船舶集团有限公司第八研究院,南京 211153)

0 引 言

常用的陀螺寻北仪根据惯性原理研制,不易受使用环境的干扰,具有连续工作时间长、精度高等特点,能够为载具提供准确的航向信息[1]。为了消除陀螺常值漂移,工程上常采用旋转定点采样寻北方案,将寻北仪旋转至不同方位停下,根据陀螺在这些方位的静态输出数据进行寻北解算,以此来达到消除陀螺常值漂移的目的,二位置测量方法正是其中最常用的一种[2]。但实际存在的寻北仪陀螺转位误差、载体姿态角误差以及寻北仪安装误差等都会引起陀螺测量采样值出现偏差,影响寻北仪最终输出。为此,本文在文献[3]的基础上采用更为直观的空间解析几何法分析转位误差对寻北仪输出的影响,以代替传统较为繁琐的坐标变换误差分析方法。

1 寻北仪工作原理

寻北仪利用其内部高灵敏度、高精度的陀螺测量地球自转角速度分量,解算出北向与被测方向的夹角。假设北半球上一载体所在地点S纬度为φ,该点地球自转角速度矢量Ω,方向如图1所示。Ω沿水平面的分量为Ωx0,指向北;垂直向上的分量为Ωz0,可以得到

Ωx0=Ωcosφ,Ωz0=Ωsinφ

(1)

图1 陀螺寻北仪工作原理图

假设寻北仪所在载体完全水平,其与正北的夹角为H,则Ωx0在寻北仪陀螺敏感轴上的分量为

M1=M0+DΩx0cosH=M0+DΩcosφcosH

(2)

式中,M0为陀螺零偏;D为陀螺标度因数。

在Ω、φ确定和零值漂移M0已知的情况下即可求出方位角H(即载体绝对水平、无安装误差的理想情况下寻北仪的输出值):

(3)

2 寻北仪二位置测量法

为了消除M0,根据二位置测量法原理,将寻北仪在式(2)基础上方位角转过180°再采样此时的静态输出。……