海上动态条件下静电陀螺监控器启动技术
1.1启动流程
(1)陀螺启动
静电陀螺正常工作时，其内部铍球转子依靠静电 支承力悬浮在陀螺仪电极球腔内M。陀螺壳体通过 自准直的方式，在光电传感器上产生可以表明陀螺壳 体几何中心轴与铍球转子H轴不一致的偏差信号， 实现陀螺壳体对铍球转子动量矩轴的精确跟踪。
启动陀螺过程，为了使上、下陀螺的动量矩轴分 别指向地球极轴或落在赤道平面上，静电系统通过 调整陀螺H轴地平坐标系测量位置高度角）、 (方位角）与解算位置紀、A!1之间的误差实现H 轴精准定向0 = 1、2分别表示极陀螺和赤道陀螺）。
(2)六次校准
在陀螺启动之后，六次校准阶段静电以陀螺H 轴地平坐标系测量位置於、A;n为基准，计算H轴
在赤道坐标系中的初始位置W赤纬角）和S(),(时 角）。初始位置坐标计算公式为
(3)系统标定
六次校准确定的陀螺初始位置并非十分精确， 加上时间推移及陀螺漂移的影响，在系统标定工作 过程中对解算的和S。,重新标定、修改，以便在转 人导航状态时有精确的初始位置坐标和陀螺漂移系 数。在标定过程中，系统测量矢量Z是反映陀螺位 置的唯一可观测值，因此在系统标定过程中系统测 量矢量Z是系统工作情况的重要判据。系统的测 量矢量为
Z = (Zi ,Z2 ,Z3 )T 其中厶表示极陀螺与赤道陀螺H轴夹角误差， Zz表示极陀螺H轴与当地子午面位置角的计算误 差，Z3表示赤道陀螺H轴在赤道面位置角计算
误差。
1.2 航行工况保障
从启动流程分析，陀螺启动和六次校准阶段，通
过陀螺H轴测量位置计算静电导航需要的陀螺H 轴初始位置，测量位置影响解算位置的精度。因此 为提高解算位置的精度，在陀螺启动至六次校准完 成前，测量船航行需要尽可能保障陀螺H轴的测量 位置不变。
测量船航行位置误差信息与陀螺H轴位置之 间的关系为[5」
从上式分析，六次校准完成前测量船航行变化 AK将会引起上陀螺H轴测量值产生Aqi的变化， 航向是静电必须首先保障的最关键数据，这就要求 测量船六次校准完成前保航向航行才能保障上陀螺 H轴g角不会变化；又因为与Ap有直接关系， 如果测量船等纬度航行则上陀螺H轴/!角、角都 可以保持不变；至于下陀螺的h、q没有上陀螺同类 参数中明显的几何意义，测量船航行不可能保证 h'、q'、ht、q2四参数都不变。
综合分析静电海上从开始启动到完成六次校准 需要6 h，静电海上应急启动的航行工况保障就是 需要测量船提供6 h等纬度航行。
2静电海上启动技术
在静电启动的3个阶段中，陀螺启动H轴完成 定向建立惯性空间是静电工作的基础；系统标定精 确计算陀螺H轴解算位置以及陀螺漂移数学模型 参数是静电进人导航实现监控功能的基础。因此， 静电启动过程中有2项关键技术：一是陀螺启动阶 段陀螺加速和转速控制技术；二是系统标定阶段通 过Z矢量曲线判读系统状态技术。
2.1陀螺加速与转速控制技术
静电陀螺工作转速为300 Hz，由于处于静电悬 浮状态没有机械支承，直接加速到300 Hz,陀螺H 轴光电自准直系统无法及时响应反馈信号，会导致 陀螺H轴与陀螺壳体几何中心轴无法精确对准，因 此陀螺启动分为低速加速、阻尼定中和高速加速3 个阶段。低速加速为陀螺提供初始速度，阻尼定中 对陀螺H轴与壳体几何中心轴进行对准，高速加速 陀螺到达300 Hz，惯性空间建立。
静电系统将静电陀螺转速信号与标准信号源信 号进行李沙育耦合，当陀螺转速与信号源频率一致 且陀螺H轴与壳体几何中心对准，示波器李沙育信 号为一边缘清晰无抖动的椭圆，如果陀螺H轴偏离
摘要：静电陀螺监控器在航天测量船列装是该设备在国内首次被应用于大型水面舰艇。在此之前其设计方案以 及启动策略全部针对于水下舰艇，对于航天测量船而言没有任何经验可以借鉴。因此，探索静电陀螺监控器在海 上动态条件下的高精度启动技术成为了当前该设备在航天测量船应用中的主要问题。针对该问题，通过分析静电 陀螺监控器启动的关键过程，结合设备工作原理，重点对海上动态条件下静电陀螺监控器的启动技术和相关参数 进行了研究，实现了静电陀螺监控器在海上动态条件下的高精度启动。该技术目前已经成熟并且成功应用于测量 船测控任务。
关键词：静电陀螺监控器；静电陀螺H轴定向；
航天测量船惯性导航系统（简称惯导或INS)航 向精度是决定综合测量精度的主要因素之一 [1_2]。 在测量船装备静电陀螺监控器（简称静电或ES-GM)前，经纬仪是校准惯导航向的基准。但经纬仪 受天气因素影响较大，缺陷明显[3]，而静电设备可以 不受天气影响独立稳定地为惯导提供高精度航向误 差信息，因此在航天测量船上装备静电设备对于实 现测量船的全天候、高精度测量具有重要意义。
在目前装备静电设备的大型船舶上，一般采用 系统码头启动方式。测量船出航执行任务，需要经 过长江狭长航道航行以及长江口锚泊。这2个阶段
测量船航向机动频繁且变化速率较快，严重影响惯 导的精度，静电由惯导支撑，进而精度也会受到很大 影响，因此，测量船静电设计采用了海上应急启动方 式。本文在有效的理论推导以及充分的数据支持 下，对于静电设备海上应急启动提炼了一些行之有 效的保障要求和启动技术，确保静电设备为试验任 务提供高质量的数据支持。
