一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法
2023-06-02 01:52:56
一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法
【專利摘要】本發明公開了一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，當已知陀螺儀組合的標度因數和安裝誤差角後，通過依序測量捷聯慣性組合在18個位置處的輸出值，經過對無零次項誤差模型中二次項係數的顯著性分析，可以獲得陀螺儀與視加速度相關的實際誤差模型，通過計算公式可以得到該誤差模型中的各項係數值。相比其他誤差係數的標定方法，本發明完成了捷聯慣性組合三個坐標軸陀螺儀與視加速度有關誤差項模型的獲得，同時實現了對陀螺儀組合視加速度相關誤差項的標定，不僅提高了誤差模型的準確程度，而且標定過程簡單、所需時間短。
【專利說明】一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種誤差係數標定方法，尤其涉及一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合與視加速度有關的誤差係數的方法，屬於捷聯慣性組合標定技術，可用於標定陀螺儀組合的場合。
【背景技術】
[0002]陀螺儀是慣性系統的核心部件，用於敏感載體相對慣性空間的角位移或角速度，對慣性系統的性能起著關鍵的作用，是慣性技術研究的重點內容之一。為了完全測量運載體在空間中的運動角速度和角位移，捷聯慣性組合中裝有三個敏感軸互相垂直的陀螺儀，其敏感軸方向指向捷聯慣性組合定義的X、Y、Z軸正方向。因為地球轉速相對於陀螺儀實際使用中感應的角速度較小，所以會使用速率試驗標定陀螺儀組合的標度因數和安裝誤差角。在捷聯慣性組合陀螺儀組合誤差模型中除了這兩種誤差項，陀螺儀輸出大小與其承受的視加速度也是有關的，誤差模型包含了零次項、一次項、二次項和交叉耦合項四種，一般使用多位置試驗來標定這類誤差項。但在理論上，零次項與3個二次項線性相關，當在一個方程中同時計算這4項數值時會無法得到正確數值，所以一般標定方法只能標定出陀螺儀組合中與視加速度有關的零次項和一次項的係數，無法標定出二次項，也不會標定交叉耦合項係數。這種標定方法將降低標定出係數的有效性，並且導致運載體處在非測量角速度時，解算結果出現偏差。因此，為了標定出捷聯慣性組合陀螺儀誤差模型中所有與視加速度有關的誤差項係數，並提高標定係數的精度，需要研究一種新型的陀螺儀組合誤差標定方法。
【發明內容】
[0003]本發明解決的技術問題是:克服現有標定方法的不足，提供一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，實現了對陀螺儀組合與視加速度有關的誤差模型中所有項誤差係數的標定，解決了二次項係數無法標定的問題，提高了慣性導航解算的精度。
[0004]本發明的技術解決方案是:一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，步驟如下:
[0005](I)將捷聯慣性組合靜置於18個位置，在第i個位置時，採集X、Y、Z軸陀螺儀組合經過Λ t秒輸出的脈衝個數Gx (i)、G^i)和Gz(i)，其中i e [I, 18]；
[0006]( 2)根據步驟(1)中經過測量時間Λ t輸出的脈衝個數，利用已知的陀螺儀組合標度因數、安裝誤差角係數以及地球自轉角速度計算每個位置j軸的補償值ω,ι，其中，j為X、Y 或Z ;
[0007](3)捷聯慣性組合陀螺儀在j軸方向上與視加速度有關的誤差模型為
【權利要求】
1.一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，其特徵在於步驟如下: (1)將捷聯慣性組合靜置於18個位置，在第i個位置時，採集X、Y、Z軸陀螺儀組合經過Λ t秒輸出的脈衝個數Gx⑴、GJi)和^⑴，其中i e [I, 18]； (2)根據步驟(1)中經過測量時間At輸出的脈衝個數，利用已知的陀螺儀組合標度因數、安裝誤差角係數以及地球自轉角速度計算每個位置j軸的補償值ω,ι，其中，j為X、Y或Z ; (3)捷聯慣性組合陀螺儀在j軸方向上與視加速度有關的誤差模型為ω'J=D0j^D1Jax+D2Jay+D3Jaz+D4Jax2+D5Jay2+D6Jaz2+D7Jaxay+D8Jayaz+D9Jaxaz,根據步驟(2)中得到的陀螺儀組合 18個位置j軸的補償值，利用公式
2.根據權利要求1所述的一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，其特徵在於:所述步驟(1)中捷聯慣性組合的18個位置分別為: 位置1:使捷聯慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測試點地理坐標系的東、天、南方向； 位置2:對位置I中的捷聯慣性組合位置繞X軸正轉45°，此時X軸指向東，Y軸指向南偏天45°，Z軸指向南偏地45° ; 位置3:對位置2中的捷聯慣性組合位置繞X軸正轉180°，此時X軸指向東，Y軸指向北偏地45°，Z軸指向北偏天45° ； 位置4:使捷聯慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測試點地理坐標系的天、南、東方向； 位置5:對位置4中的捷聯慣性組合位置繞Z軸正轉45°，此時Z軸指向東，X軸指向南偏天45°，Y軸指向南偏地45° ; 位置6:對位置5中的捷聯慣性組合位置繞Z軸正轉180°，此時Z軸指向東，X軸指向北偏地45°，Y軸指向北偏天45° ； 位置7:使捷聯慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測試點地理坐標系的南、東、天方向； 位置8:對位置7中的捷聯慣性組合位置繞Y軸正轉45°，此時Y軸指向東，Z軸指向南偏天45°，X軸指向南偏地45° ; 位置9:對位置8中的捷聯慣性組合位置繞Y軸正轉180°，此時Y軸指向東，Z軸指向北偏地45°，X軸指向北偏天45° ； 位置10:使捷聯慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測試點地理坐標系的北、地、西方向； 位置11:對位置10中的捷聯慣性組合位置繞Z軸正轉45°，此時Z軸指向西，X軸指向北偏地45°，Y軸指向南偏地45° ; 位置12:對位置11中的捷聯慣性組合位置繞Z軸正轉180°，此時Z軸指向西，X軸指向南偏天45°，Y軸指向北偏天45° ; 位置13:使捷聯慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測試點地理坐標系的西、北、地方向； 位置14:對位置13中的捷聯慣性組合位置繞X軸正轉45°，此時X軸指向西，Y軸指向北偏地45°，Z軸指向南偏地45° ; 位置15:對位置14中的捷聯慣性組合位置繞X軸正轉180°，此時X軸指向西，Y軸指向南偏天45°，Z軸指向北偏天45° ; 位置16:使捷聯慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測試點地理坐標系的地、西、北方向； 位置17:對位置16中的捷聯慣性組合位置繞Y軸正轉45°，此時Y軸指向西，Z軸指向北偏地45°，X軸指向南偏地45° ; 位置18:對位置17中的捷聯慣性組合位置繞Y軸正轉180°，此時Y軸指向西，Z軸指向南偏天45°，X軸指向北偏天45°。
3.根據權利要求1所述的一 種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，其特徵在於:所述步驟(2)中第i個位置X、Y、Z軸的補償值cob_x1、cob_y1、cob_zi的計算公式為:
4.根據權利要求1所述的一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，其特徵在於:所述步驟(4)的實現方法為: j軸方向上不包含零次項係數的誤差模型為:
5.根據權利要求1所述的一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，其特徵在於:所述步驟(5)的實現方法為: 對於j軸方向上的不含零次項的誤差模型中的第k個誤差係數Dkj，，其中k=4，5，6，其顯著性數值Fcrt為:n 2 V* 一 其中，Itk為Φ—1的第k行第k列的值，Φ=ΑΤΑ,
6.根據權利要求1所述的一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，其特徵在於:所述步驟(6)的實現方法如下: j軸方向上不包含零次項的誤差模型為:
ω ' J=D1Ja^D2Jay+D3Jaz+D4Jax2+D5Jay2+D6Jaz2+D7Jaxay+D8Jayaz+D9Jaxaz 其中，ω ' j為該誤差模型的輸出值，第i個位置時其輸出值為ω ' Ji=Wb_J1-D0J_0 ； 其誤差模型顯著性數值Ftl為:
7.根據權利要求1所述的一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，其特徵在於:所述步驟(7)和(8)中當j軸方向上的實際誤差模型為不包含X軸對j軸二次項係數的誤差豐旲型 ω j-Ddj+Dijax+Dgjay+Dgjaz+Dgjay+D6jaz+D7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 時，其中 ω j 為該差模型的輸出值，第i個位置時其輸出值為ω ' ji=ωb-ji ； 其零次項係數Dcu的計算公式為:
8.根據權利要求1所述的一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，其特徵在於:所述步驟(7)和(8)中當j軸方向上的實際誤差模型為不包含Y軸對j軸二次項係數的誤差模型 ω ' fDoj+Duax+Dway+Dsjaz+Dwa^+Djya^+Dwaxay+Dsjayaz+Dgjaxaz 時，其中 ω, j 為該誤差模型的輸出值，第i個位置時其輸出值為ω ' Ji=Qb^i ； 零次項係數Dcu的計算公式為:
9.根據權利要求1所述的一種標定捷聯慣性組合陀螺儀組合的方法，其特徵在於:所述步驟(7)和(8)中當j軸方向上的實際誤差模型為不包含Z軸對j軸二次項係數的誤差模型 ω '時，其中 ω' j 為該誤差模型的輸出值，第i個位置時其輸出值為ω ' Ji=Qb^i ；
【文檔編號】G01C25/00GK103884356SQ201410114551
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】魏宗康, 劉璠, 李念濱, 趙龍, 魏子寅 申請人:北京航天控制儀器研究所