本发明涉及低速低姿态变化运动载体定向，尤其涉及一种航向轴陀螺的惯性定向方法。
背景技术：
1、目前，现有技术中针对在露天煤矿的挖掘机，井下煤矿的连续采煤机和滚筒采煤机等机械设备的方向确定，大多采用三轴陀螺加三轴加计的全惯性设备方案。然而在某些应用领域，对产品的成本限制无法使用三轴陀螺加三轴加计的全惯性设备方案；且针对一些低速低姿态变化运动载体，由于载体的线速度低（一般不大于0.02m/s），姿态变化也低（一般不大于0.02°/s），针对现有的三轴陀螺加三轴加计的全惯性设备方案在成本上又无法满足，故提出了单航向轴陀螺实现精准的定向的方案。
技术实现思路
1、本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种航向轴陀螺的惯性定向方法，以实现精准的定向，降低成本。
2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种航向轴陀螺的惯性定向方法，所述航向轴陀螺包括z轴陀螺、x轴加速度计和y轴加速度计，所述方法包括：
3、步骤1：在静态状态下，接收外部装订的航向角，根据z轴陀螺、x轴加速度计和y轴加速度计的输出值计算俯仰角和横滚角，确定俯仰角、横滚角、航向角的初始值；
4、步骤2：实时更新姿态角的值，所述姿态角包括俯仰角、横滚角、航向角；
5、步骤3：使用输出平滑的方法滤除航向轴陀螺的载体自身的高频抖动干扰，输出实时姿态角的值。
6、本发明的有益效果为：本发明根据特定工程机械的低速低姿态变化运动特点，同时考虑到硬件成本因素，提出了一种由单轴陀螺+双轴加速度计的姿态角更新方案，进行最优化的总结和应用；本发明通过惯性传感器数据标定处理可以有效的消除陀螺仪和加速度计的零偏误差和刻度系数误差；通过优化的惯性更新可以通过一个陀螺仪完成三个角度的更新；本发明可以在低速低姿态变化运动条件下，完成姿态角的计算，极大提升了低速低姿态变化运动载体的定向精度。
1.一种航向轴陀螺的惯性定向方法，其特征在于，所述航向轴陀螺包括z轴陀螺、x轴加速度计和y轴加速度计，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的航向轴陀螺的惯性定向方法，其特征在于，步骤1之前还包括惯性数据预处理步骤：采集航向轴陀螺的数据，按照预设的标定方法标定出两个加速度计的零偏和刻度系数，并进行标定补偿，得到线加速度输出，按照单轴旋转的方法，标定出z轴陀螺的刻度系数，并通过静态测试与基准值进行对比获得z轴陀螺的零偏，再进行标定补偿，得到z轴陀螺、x轴加速度计和y轴加速度计的输出值。
3.如权利要求2所述的航向轴陀螺的惯性定向方法，其特征在于，惯性数据预处理步骤中根据以下步骤标定出两个加速度计的零偏和刻度系数：
4.如权利要求3所述的航向轴陀螺的惯性定向方法，其特征在于，惯性数据预处理步骤中根据以下步骤标定出z轴陀螺的刻度系数和零偏：
5.如权利要求4所述的航向轴陀螺的惯性定向方法，其特征在于，惯性数据预处理步骤中通过以下公式计算z轴陀螺、x轴加速度计和y轴加速度计的输出值：
6.如权利要求1所述的航向轴陀螺的惯性定向方法，其特征在于，步骤1中，根据下式计算俯仰角：
7.如权利要求6所述的航向轴陀螺的惯性定向方法，其特征在于，步骤2中，先根据下式实时计算的俯仰角和横滚角补偿修正航向轴向增量值：
8.如权利要求7所述的航向轴陀螺的惯性定向方法，其特征在于，步骤3中，通过滑窗的方法对更新的姿态角进行滑窗平滑，得到最终的输出的姿态角的值，输出结果与滑窗的关系式如下：
