一種陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法

2023-04-25 12:59:56 1

一種陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法
【專利摘要】本發明公開了一種陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法，用於陀螺加速度計誤差係數的標定，包括：選擇陀螺加速度計的誤差模型；根據所選擇的陀螺加速度計的誤差模型確定分度頭角位置翻滾試驗方案；進行翻滾試驗並測量陀螺加速度計的輸出；確定陀螺加速度計的各項誤差係數。本發明的方法中，採用分度頭六位置翻滾試驗標定陀螺加速度計簡化誤差模型、採用分度頭九位置翻滾試驗標定陀螺加速度計完整誤差模型，能夠針對不同的應用場合，合理的選用不同的標定試驗方案，可用於導航與制導領域對加速度計的誤差補償，有效地提高了導航和制導系統的實用精度。
【專利說明】一種陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法，屬於航空、航天、航海用導航陀螺加速度計的標定及檢測【技術領域】。
【背景技術】
[0002]為了精確標定陀螺加速度計數學模型各誤差係數的數值，可行的標定方法是在重力場內進行多位置的傾斜翻滾試驗。該試驗通常使用帶有試驗夾具的精密分度頭進行測試，將被測的陀螺加速度計安裝在試驗夾具上，使陀螺加速度計的輸入軸精確地垂直於分度頭的轉軸。分度頭的轉軸置於精確水平，並且沿東西方向。陀螺加速度計以輸入軸方向沿當地重力垂線方向為正置起始點(0° )，依次向北或向南在垂直平面內繞分度頭的轉軸傾斜翻轉，並於事先確定的多個角位置處測量陀螺加速度計的輸出。在地球重力場中，各設定角位置處的加速度輸入方向、大小各不相同，通過這些角位置處不同大小重力加速度輸入的激勵，可以求解出各個誤差係數的解。
[0003]對於加速度計的標定，標定試驗角位置方案的不同，決定了可標定誤差係數的多少和標定精度。陀螺加速度計現有標定方法，只測量陀螺加速度計正置(Θ =0° )和倒置(Θ = 180° )的兩個位置的輸出，計算出零次項誤差係數和一次項誤差係數，得到的係數擬合精度較低，不能滿足需要關注陀螺加速度計非線性輸出並進行補償的高精度應用場合。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法，本方法能夠根據目標誤差模型合理的選取對應最優的試驗方案，從而得到較高精度的標定結果。
[0005]本發明解決上述技術問題採用的技術方案包括:
[0006]一種陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、確定陀螺加速度計的誤差模型
[0008]對於不涉及非線性誤差的陀螺加速度計應用場合，選擇下面的式(I)表示的簡化誤差模型；對於涉及非線性誤差的陀螺加速度計應用場合，選擇下面的式(2)表示的完整誤差模型:
[0009]
【權利要求】
1.一種陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一、確定陀螺加速度計的誤差模型 對於不涉及非線性誤差的陀螺加速度計應用場合，選擇下面的式(I)表示的簡化誤差模型；對於涉及非線性誤差的陀螺加速度計應用場合，選擇下面的式(2)表示的完整誤差模型:
I = k0+klxax+ ε (1) y = k0 + klxax + klYaY + k2xa2x + k2x |ax| ax + k,XYaxaY +ε (2) 上面的公式中，y為陀螺加速度計的輸出；ax為沿陀螺加速度計的敏感軸的加速度輸入；aY為沿陀螺加速度計橫向軸的加速度輸入Aci為陀螺加速度計零次項誤差係數；klx為陀螺加速度計一次項誤差係數；k1Y為陀螺加速度計橫向軸一次項誤差係數；k2X為陀螺加速度計二次項誤差係數；k2X』為陀螺加速度計與方向無關的二次項係數；k2XYS陀螺加速度計橫向耦合二次項誤差係數；ε為模型殘差； 步驟二、根據所選擇的陀螺加速度計的誤差模型確定分度頭角位置翻滾試驗方案 確定在翻滾試驗中，陀螺加速度計傾斜的角位置數量N、每個角位置處陀螺加速度計的敏感軸相對於重力矢量的傾斜角度Θ、以及在每個角位置測量陀螺加速度計的輸出時所裝訂的進動圈數，並且，Θ以順時針方向為正，其中， 對於簡化誤差模型，取N為1、2、3、4、5、6 ; Θ相應地為O。、60。、120。、180。、240。、300° ;並且裝訂圈數為3; 對於完整誤差模型，取N為1、2、3、4、5、6、7、8、9 ; Θ相應地為0°、40。、80。、120。、160。、200。、240。、280。、320。;並且，裝訂圈數為 3; 步驟三、進行翻滾試驗並測量陀螺加速度計的輸出 將陀螺加速度計安裝到帶有精密試驗夾具的分度頭上，使陀螺加速度計的輸入軸精確地垂直於分度頭的轉軸，分度頭的轉軸置於精確水平，並且沿東西方向；陀螺加速度計以其輸入軸方向沿當地重力垂線方向為正置起始點，即為0°起點，依次向北或向南在垂直平面內繞分度頭的轉軸傾斜翻轉，並針對所選擇的陀螺加速度計的誤差模型，在步驟二中確定的各個角位置處，測量陀螺加速度計的輸出值I; 步驟四、確定陀螺加速度計的各項誤差係數。
2.根據權利要求1所述的陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法，其特徵在於，在所述步驟三中，測量得到的陀螺加速度計的輸出值y為定程計時值，即，陀螺加速度計的輸出，體現為其外環進動加速度的大小和方向，裝訂陀螺加速度計進動角度為若干整圈，測量陀螺加速度計進動該若干整圈所用的時間，由此計算得到進動角速度的大小。
3.根據權利要求1所述的陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法，其特徵在於，在所述步驟三中，測量得到的陀螺加速度計的輸出值y為定時計數值，即，陀螺加速度計的輸出，體現為其外環進動加速度的大小和方向，裝訂陀螺加速度計外環進動的時間，測量該時間段內陀螺加速度計進動所轉過的相對角度，由此計算得到進動角速度的大小。
4.根據權利要求1所述的陀螺加速度計多位置誤差係數標定方法，其特徵在於，在所述步驟四中，利用最小二乘法確定陀螺加速度計的各項誤差係數，即，對於所選擇的陀螺加速度計誤差模型，將N個位置下測試的誤差模型方程聯立表示為矩陣形式^ = 乂1(+11，其中: 輸入向量Y表示在N個角位置處測試到的陀螺加速度計輸出值，Y= (Yl y2 y3...yN)』 ；係數向量K表示陀螺加速度計對應誤差模型的各項誤差係數，對於簡化誤差模型，K =(k0 klx),對於完整誤差模型 K = (k0 klx k1Y k2X k2X』 k2XY) 』 ； X為結構矩陣，表示對應翻滾試驗方案下標定目標誤差模型和試驗角位置方案信息的集合，其中， 對於簡化誤差模型:
【文檔編號】G01P21/00GK103941042SQ201410174763
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】張沛晗, 張福禮, 嚴小軍, 孫鵬飛, 王昕 , 趙曉萍 申請人:北京航天控制儀器研究所