本發(fā)明涉及彈載MEMS陀螺儀，具體是一種炮擊后陀螺零偏修正方法。

背景技術(shù)：

隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，MEMS陀螺儀以其體積小、重量輕、功耗低、可靠性高等傳統(tǒng)陀螺儀無法比擬的優(yōu)點廣泛應(yīng)用于武器裝備系統(tǒng)。彈載慣導(dǎo)系統(tǒng)中的MEMS陀螺儀(簡稱彈載MEMS陀螺儀)作為系統(tǒng)的核心元件，其精度和性能在彈體的姿態(tài)測量中起著至關(guān)重要的作用。在實際應(yīng)用中，當彈體發(fā)射時，彈載MEMS陀螺儀會受到較大的過載作用，由此導(dǎo)致彈載MEMS陀螺儀發(fā)生零偏(即彈載MEMS陀螺儀的零位發(fā)生顯著偏移)，從而導(dǎo)致彈體的姿態(tài)測量結(jié)果出現(xiàn)巨大誤差。基于此，有必要發(fā)明一種對彈載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(dǎo)致彈體的姿態(tài)測量結(jié)果出現(xiàn)巨大誤差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決彈載MEMS陀螺儀的零偏導(dǎo)致彈體的姿態(tài)測量結(jié)果出現(xiàn)巨大誤差的問題，提供了一種炮擊后陀螺零偏修正方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)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(xiàn)的：

步驟S1：定義彈體的發(fā)射坐標系為導(dǎo)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(fā)射點到出炮口20m處的飛行時間為t；

步驟S2：在彈體發(fā)射前，對彈載慣導(dǎo)系統(tǒng)進行初始對準；

步驟S3：在彈體發(fā)射后，根據(jù)彈載慣導(dǎo)系統(tǒng)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(zhuǎn)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H^b′并進行補償；具體補償公式如下：

H^b＝(H^b′-offset)(C_fsC_NO)^-1 (1)；

式(1)中：H^b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；C_fs表示高精度三軸磁力儀的標度因數(shù)矩陣；C_NO表示高精度三軸磁力儀的非正交矩陣；

根據(jù)H^b，計算出彈體在零位修正時刻的俯仰角θ₂、滾轉(zhuǎn)角γ₂；具體計算公式如下：

式(2)中：分別表示H^b在b系三軸上的分量；

步驟S5：根據(jù)ψ₁、θ₁、γ₁、θ₂、γ₂，計算出MEMS陀螺儀在彈體發(fā)射前后的零位變化；具體計算公式如下：

式(3)中：Δω_x0表示MEMS陀螺儀在彈體發(fā)射前后的零位變化在x軸上的分量；Δω_y0表示MEMS陀螺儀在彈體發(fā)射前后的零位變化在y軸上的分量；Δω_z0表示MEMS陀螺儀在彈體發(fā)射前后的零位變化在z軸上的分量；

步驟S6：根據(jù)MEMS陀螺儀在彈體發(fā)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：ω_x′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在x軸上的分量；ω_y′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在y軸上的分量；ω_z′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在z軸上的分量。

本發(fā)明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(xiàn)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(tài)測量精度。

本發(fā)明有效解決了彈載MEMS陀螺儀的零偏導(dǎo)致彈體的姿態(tài)測量結(jié)果出現(xiàn)巨大誤差的問題，適用于彈體的姿態(tài)測量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中彈體的發(fā)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(xiàn)的：

步驟S1：定義彈體的發(fā)射坐標系為導(dǎo)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(fā)射點到出炮口20m處的飛行時間為t；

步驟S2：在彈體發(fā)射前，對彈載慣導(dǎo)系統(tǒng)進行初始對準；

步驟S3：在彈體發(fā)射后，根據(jù)彈載慣導(dǎo)系統(tǒng)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(zhuǎn)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H^b′并進行補償；具體補償公式如下：

H^b＝(H^b′-offset)(C_fsC_NO)^-1 (1)；

式(1)中：H^b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；C_fs表示高精度三軸磁力儀的標度因數(shù)矩陣；C_NO表示高精度三軸磁力儀的非正交矩陣；

根據(jù)H^b，計算出彈體在零位修正時刻的俯仰角θ₂、滾轉(zhuǎn)角γ₂；具體計算公式如下：

式(2)中：分別表示H^b在b系三軸上的分量；

步驟S5：根據(jù)ψ₁、θ₁、γ₁、θ₂、γ₂，計算出MEMS陀螺儀在彈體發(fā)射前后的零位變化；具體計算公式如下：

式(3)中：Δω_x0表示MEMS陀螺儀在彈體發(fā)射前后的零位變化在x軸上的分量；Δω_y0表示MEMS陀螺儀在彈體發(fā)射前后的零位變化在y軸上的分量；Δω_z0表示MEMS陀螺儀在彈體發(fā)射前后的零位變化在z軸上的分量；

步驟S6：根據(jù)MEMS陀螺儀在彈體發(fā)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：ω_x′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在x軸上的分量；ω_y′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在y軸上的分量；ω_z′表示MEMS陀螺儀的準確實時輸出在z軸上的分量。