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传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies）
2016年第35卷第11期
DOI:10.13873/J.10009787(2016 )11-006404
四陀螺余配置的单轴旋转调制捷联惯导方法
杜红松’，牟宏杰’，程建华
（1.海军装备研究院，北京100161；2.哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001）
摘要：针对现有惯导采用正交配置方案导致可靠性不高以及导航误差随时间累积较快的间题，提出了一种四陀螺元余配置的单轴旋转捷联惯导方法。通过器件级允余技术，基于可靠性提高最大、导航特性最优以及单故障时精度更好的原则，设计了一种四陀螺对称斜置方案。在此基础上，鉴于单轴旋转调制转轴垂直方向上器件常值漂移的优势，创新性的提出了将元余配置和单轴旋转调制相结合的余式单轴旋转惯导方法，文中给出了具体的设计方法和设计过程。仿真结果表明：系统可靠性较传统正交配置提高 75%，定位精度较无旋转调制系统提升32%。提出的新方法不仅能同时提升系统导航精度和可靠性，而且配置结构中陀螺仪对称分布，便于安装、标校，易于工程实现。
关键词：元余配置；单轴旋转调制；可靠性；精度；捷联惯导技术
中图分类号：U666.1
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2016)11-0064-04
Single-axis rotational modulation SiNSmethod basedon
four-gyro redundancy configuration
DU Hong-song",MOU Hong-jie’,CHENG Jian-hua(1. Naval Academy of Armament,Beijing 100161, China:
2.College of Automation,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China）
Abstract: A single-axis rotational modulation SINS method based on four-gyro redundancy configuration is designed to solve the problem that the reliability of orthogonal configuration is not high and the navigation error is accumulated with time increasing quickly. For getting highest reliability, best navigation performance and higher precision under single fault condition, a four-gyro symmetrical and sideling redundancy configuration is proposed in a device level technology. Due to the advantage of single-axis rotational modulation for decreasing the constant device drift in the vertical direction, the redundancy configuration is combined with rotational modulation method creatively. The design method and process are also given in detail. The results show that the reliability of SINS can roapoaleparordneasaa sdpe%ast navigation precision and reliability. Meanwhile, the gyroscopes in the configuration are symmetrical with easy installation , calibration and engineering implementation.
Key words : redundancy configuration; single-axis rotational modulation; reliability; precision; SINS technology
0引言
惯导系统作为舰艇自主隐蔽安全航行和武器精确打击的基准，其可靠性和精度是自身使命完成的重要保障。器件级余通过增加惯性器件数目形成允余配置，相比较系统级允余增加装备套数的简单方式，具有降低系统成本、体积的优点，是提升惯导系统可靠性的主流方法1。旋转调制技术仅通过周期性、有规律地调制惯性器件误差，可以实现系统精度提升，同时保证导航自主性2.3），成为了当前提
升惯导系统精度的关键系统技术，收稿日期：2016-09-28
依照惯性器件元余数量可靠性计算结果，四陀螺允余方案对惯导系统可靠性提升幅度最大4]，且系统体积、重量增加不多，便于有限空间的导航室维护和使用。典型系统应用如美国EQS-AQUA卫星的捷联式惯导系统采用四陀螺锥形配置方案，将系统可靠性提升为1.75倍5]，国内王民钢提出了一种圆锥配置的四允余方案，并对其可靠性，精度进行了分析论证。
虽然元余技术可通过多个器件的重复观测数据处理在一定程度上提高系统精度，但并未改变系统误差传播机
*基金项目：国家自然科学基金资助项目（61374007.61633008,61104036,61273081）；中央高校基本科研业务费项目（HEUCFX41309）