專利名稱：一種基于雙解算程序的光纖陀螺常值誤差標定方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的慣性組件誤差測試領域，具體是一種基于雙解算程序的光纖陀螺儀常值誤差確定方法。
背景技術(shù)：
捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)SINS作為一種不需要任何外界信息，能夠連續(xù)輸出載體速度、位置、姿態(tài)信息的全自主導航系統(tǒng)被廣泛應用于航空、航天、航海等軍事和民用領域。其將慣性組件(Inertial Measurement Unit,簡稱IMU,包括陀螺儀和加速度計)直接安裝在運載體上，利用陀螺儀敏感的載體角運動信息解算得到載體系到導航系的轉(zhuǎn)換矩陣，再將加速度計測量沿載體系的加速度信息投影到導航系上，投影后的加速度一次積分得到載體運動速度，二次積分得到載體位置信息。此外，利用轉(zhuǎn)換矩陣與載體姿態(tài)關(guān)系可以得到載體姿態(tài)息。陀螺儀作為捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的核心器件，由于各種誤差的存在，導致其輸出信息與敏感角速度總是存在一定偏差，導致轉(zhuǎn)換矩陣不準確，影響系統(tǒng)導航精度。標定技術(shù)作為一種慣性組件誤差項測量技術(shù)，主要是通過器件誤差與系統(tǒng)解算信息的數(shù)學關(guān)系，利用包含器件誤差的導航信息來推算慣性器件各誤差項。標定技術(shù)主要分為分立式標定和系統(tǒng)級標定。分立式標定是直接以光纖陀螺儀輸出為觀測量，用最小二乘法標定其系數(shù)，該方法數(shù)據(jù)處理復雜，標定精度低；系統(tǒng)級標定則是利用導航誤差作為觀測量，通過濾波等手段來估計陀螺儀誤差系數(shù)，但該方法需要外界參考基準信息以得到導航誤差，若基準信息不準確則會導致觀測量存在誤差，進而影響標定精度。因此，如何快速、有效、高精度的估算陀螺儀誤差系數(shù)是一項非常重要的課題?！豆怆姽こ獭?008年第35卷第I期中由劉百奇等人撰寫的《光纖陀螺IMU的六位置旋轉(zhuǎn)現(xiàn)場標定新方法》，該文章將頂U在六個位置上進行十二次旋轉(zhuǎn)，根據(jù)光纖陀螺IMU的誤差模型建立42個非線性輸入輸出方程求解出陀螺標度因數(shù)、陀螺常值漂移等誤差系數(shù)。該方法不僅建立數(shù)學模型多，而且計算量大；《中國慣性技術(shù)學報》2005年第13卷第4期中由尚捷等人撰寫的《捷聯(lián)慣導現(xiàn)場最優(yōu)標定方法研究》，該文章研究了一種基于虛擬噪聲的現(xiàn)場最優(yōu)標定方法，雖然該方法結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，但文中并沒有提及虛擬噪聲設定方法，不同慣性組件中引入同一組虛擬噪聲是否適用有待考慮；申請?zhí)枮?01010523436.0的中國發(fā)明專利《一種光纖陀螺常值漂移標定方法》中，針對旋轉(zhuǎn)調(diào)制型捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，提出了一種利用單軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)變換頂U姿態(tài)，在建立慣性器件偏差與失準角估值的二元一次方程組基礎上，求解陀螺水平常值漂移的估算方法。該方法只能估算常值漂移，并且若系統(tǒng)中存在未知誤差源，導致建立慣性器件偏差與失準角估值模型不準確，則會影響估算精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種基于雙解算程序的光纖陀螺儀常值誤差確定方法。為了估算三軸陀螺儀的常值漂移和刻度因數(shù)誤差，利用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動慣性組件分別停留在三軸陀螺儀處于朝上和朝下的六個位置。每個位置以一組慣性組件的測量值為導航計算機的輸入信息，導航計算機中同時進行兩組參數(shù)設定值不同的導航程序并行解算，解算姿態(tài)值做差，計算得到陀螺儀常值漂移和刻度因數(shù)誤差。本發(fā)明提供的一種基于雙解算程序的光纖陀螺常值誤差標定方法，包括如下步驟:步驟1:將捷聯(lián)慣導系統(tǒng)中的慣性組件，陀螺儀和加速度計安裝在三軸轉(zhuǎn)臺(旋轉(zhuǎn)機構(gòu))上；步驟2:三軸轉(zhuǎn)臺帶動慣性組件旋轉(zhuǎn)至與當?shù)貣|北天地理坐標系一致的位置，此時方位軸陀螺儀沿地理系的Ozn軸方向，定義該位置為位置A，停留時間大于兩小時；步驟3:在位置A的停留時間內(nèi)，以陀螺儀和加速度計敏感的角速度和線加速度信息作為導航計算中導航解算程序I的輸入信息進行導航解算，其中導航參數(shù)設定為€ nl，得到載體姿態(tài)9A1、4>a1> ￥a1o其中，0 > 4) > ￥分別表不縱搖角、橫搖角、方位角，角標A表示在位置A解算結(jié)果，角標I表示導航解算程序I解算結(jié)果；步驟4:在位置A的停留時間內(nèi)，與步驟3同步進行。以步驟3中同一組慣性組件測量值作為導航計算機中導航解算程序2的輸入信息進行導航解算，其中導航參數(shù)設定為
12、Wn2，得到載體姿態(tài)e A2> $A2、Va20角標2表示導航解算程序2解算結(jié)果；步驟5:利用步驟3與步驟4得到的兩組姿態(tài)信息，耦合運算，得到陀螺儀沿0\軸輸出誤差。其中，n表示導航系，Ozn表示沿n系Oz軸方向。計算方式如下，
權(quán)利要求
1.一種基于雙解算程序的光纖陀螺常值誤差標定方法，具體包括如下步驟: 步驟1:將捷聯(lián)慣導系統(tǒng)中的慣性組件，陀螺儀和加速度計安裝在三軸轉(zhuǎn)臺上； 步驟2:三軸轉(zhuǎn)臺帶動慣性組件旋轉(zhuǎn)至與當?shù)貣|北天地理坐標系一致的位置，設該位置為位置A，停留時間大于兩小時；在位置A處，陀螺儀沿導航系z軸的輸出誤差為:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于雙解算程序的光纖陀螺常值誤差標定方法。該方法利用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動慣性組件分別旋轉(zhuǎn)至各軸陀螺沿導航系z軸正向和反向的六個位置，每個位置停留過程中，將一組慣性組件的測量值同時作為兩組導航解算程序的輸入值，其中兩組程序中導航參數(shù)設定值不同。再將兩組解算姿態(tài)信息進一步耦合運算，估算各軸陀螺常值漂移和刻度因數(shù)誤差。本發(fā)明則是提出了在導航計算機中以一組慣性組件的測量值作為輸入，同時進行兩組導航程序解算，利用兩組解算結(jié)果進一步估算器件誤差，不需要任何外界基準信息，計算量小、簡單易操作，并且兩組導航解算程序具有相同的輸入信息，不存在任何安裝偏差和時間延遲，輸出信息具有相關(guān)性。
文檔編號G01C25/00GK103076025SQ201310003980
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者孫楓, 王秋瀅, 齊昭, 高偉, 高峰 申請人:哈爾濱工程大學