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寻北仪(SDI-151寻北仪)


北京七维航测科技股份有限公司
Beijing SDiScience&TechnologyCo.,Ltd.

SDI-151 寻北仪
SDI-151 寻北仪是目前市场上最畅销的寻北仪,由双自由度动力调谐陀螺,机械转动装置 和信号解算电路构成。双自由度陀螺具有两个基本特性,进动性和定轴性。陀螺仪自转轴相对 于惯性空间保持方位不变, 而地球以其自转角速度绕极轴相对惯性空间转动,若以地球为参考 基准,将会看到陀螺仪自转轴相对地球转动,因此陀螺仪可以跟踪测量地球自转角速度。利用 陀螺敏感到的地球自转角速度在 X、Y 信。 轴上的分量不同得到产品参考轴的方位

特点: 操作简单 满足车载环境 自主寻北 应用: 天线定向 车辆定向

雷达定向

SDI-151

型号 方位角测量范围 方位角测量精度 方位角分辨率 通讯接口(可选) 波特率 寻北时间 准备时间 0°~360° 0.06° 0.01° 1σ

SDI-151

RS-232 或 RS-422 9600bps 3 min 10min

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工作方式 供电电压 工作电流 冲击 工作温度 尺寸 重量 倾角测量范围(可选) 倾角测量精度(可选) 数码显示

静态 24~36VDC 1A 3g 8~11ms -40℃~60℃ 180mm x 170mm x 185mm <10kg ±8° ±0.06° 液晶屏幕 半正弦波

附录 1:寻北仪主程序框图 GPS 加电

查询导航计算机 Y 寻北仪加电? N

发送 GPS 数据

接收 GPS 数据

给陀螺和加速度计发出启动指令

寻北仪自检

接收导航计算机初始参数

接收 GPS 数据 N 寻北开始? Y 给组合发出开始采集数据指令

发送和接收组合发来的数据

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Beijing SDiScience&TechnologyCo.,Ltd. 控制转台旋转 180?

发送和接收组合发来的数据

控制转台反向旋转 180?

发送和接收组合发来的数据

寻北计算

发送结果

寻北结束

附录 2:寻北精度影响因素

2.1 陀螺漂移对寻北精度的影响 仿真条件:纬度为 40 度; 在两个采样周期(3 分钟)内的陀螺 x 轴漂移为-0.05?,y 轴漂移+0.05?; 俯仰角和横滚角分别为 5?; 仿真结果见图 3

图3 仿真条件:纬度为 40 度; 在两个采样周期(3 分钟)内的陀螺 x 轴漂移为+0.05?,y 轴漂移+0.05?;
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俯仰角和横滚角分别为 5?; 仿真结果见图 4

图4 2.2 姿态角误差对寻北精度的影响 仿真条件:纬度为 40 度; 俯仰角和横滚角的误差均为 0.01?; 俯仰角和横滚角分别为 5?; 计算公式(17)式。 仿真结果见图 5

图5 仿真条件:纬度为 40 度; 俯仰角和横滚角的误差均为 0.05?; 俯仰角和横滚角分别为 5?; 计算公式(18)式。 仿真结果见图 6

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图6 2.3 纬度误差对寻北精度的影响 仿真条件:纬度为 40 度; 纬度误差为:0.1? 俯仰角和横滚角分别为 5?; 计算公式(17)式。 仿真结果见图 7

图7

2.4 纬度对寻北精度的影响 仿真条件:纬度为 5 度; 在两个采样周期(3 分钟)内的陀螺 x 轴漂移为+0.05?,y 轴漂移+0.05?; 俯仰角和横滚角分别为 5?; 仿真结果见图 8

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图8

仿真条件:纬度为 20 度; 在两个采样周期(3 分钟)内的陀螺 x 轴漂移为+0.05?,y 轴漂移+0.05?; 俯仰角和横滚角分别为 5?; 仿真结果见图 9

图9

仿真条件:纬度为 55 度; 在两个采样周期(3 分钟)内的陀螺 x 轴漂移为+0.05?,y 轴漂移+0.05?; 俯仰角和横滚角分别为 5?; 仿真结果见图 10 2.5 陀螺漂移对纬度计算误差 对式(19)在纬度为 40 度条件下,进行了全方位的仿真。仿真结果见图 11

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图 10

图 11(注:曲线 1 为陀螺 x 轴漂移+0.04?、y 轴漂移-0.04?。曲线 2 为陀螺 x 轴漂移+0.04?、y 轴漂移+0.04?。 曲线 3 为陀螺 x 轴漂移-0.04?、y 轴漂移-0.04?。)

2.结果总结 通过以上的仿真,可以得到以下几个结论: (1) 陀螺漂移的误差为寻北仪的主要误差源。 (2) 加速度计测量的水平姿态角的误差,最大部分 1:1 反映到方位角上,因此,加速度 计的误差要控制在 1’以内。 (3) 纬度误差对(18)式无影响,对式(17)有影响,当纬度误差小于 0.1?时,方位角的误 差控制在 1’以内。 (4) 纬度对方位角的误差由较大的影响,纬度越小精度越高。对于式( 18),在纬度为 10 度以内误差较大。 (5) 当给定初始纬度时,采用(17)式计算精度更好。 综合以上分析,陀螺在寻北期间内的漂移最好控制在 0.02?以内,姿态角控制在 1’以内,纬 度误差控制在 0.1?以内,则寻北仪的寻北精度可达到 10’。

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