摆式陀螺复合式全方位快速寻北

摘要

由于现有摆式陀螺寻北仪对初始架设方位要求严格,难以实现全方位的快速寻北,本文提出了一种复合式全方位快速寻北方案.研究了该方案涉及的摆式陀螺大偏北角运动规律、全方位的快速预定向和小偏北角的快速粗寻北和精寻北.根据刚体动力学原理建立了摆式陀螺大偏北角运动方程,运用数值分析和曲线拟合方法求得方程的近似解析解.依据上述运动规律,分析了1/2周期和1/4周期全方位步进预定向的寻北时间和寻北效果,并对寻北策略进行了优化.在分析曲线拟合快速粗寻北和步进快速限幅法的基础上,提出了一种快速步进粗寻北限幅方法.最后,结合上述方法和光电积分法,提出了一种复合式全方位快速寻北方案.仿真结果表明:优化后的步进策略可以在190 s内将陀螺主轴步进到真北±300 ′以内;快速步进粗寻北限幅法可以在95s内完成小偏北角粗寻北和限幅;复合式寻北总时间不超过11min.结果显示该寻北方案有效克服了对初始架设方位的限制,为摆式陀螺全方位快速高精度寻北提供了理论支撑和实践依据