專利名稱：一種基于先驗信息的多光纖慣組貯存期靜態(tài)快速檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光纖捷聯慣導技術領域，具體是一種基于先驗信息的多光纖慣組貯存期靜態(tài)快速檢測方法。
背景技術：
光纖捷聯慣導由于不需要任何外界的參考信息，也不向外界發(fā)射任何信息，因而光纖捷聯慣導是一種完全自主的導航方式，它具有不依賴外界信息，隱蔽性強，機動靈活等優(yōu)點，且具備多功能參數輸出；與平臺慣導相比，捷聯慣導系統(tǒng)不需要精密的穩(wěn)定平臺，減少了硬件結構，因而成本大大降低。捷聯慣導系統(tǒng)存在誤差隨時間迅速積累的問題，導航精度隨時間而發(fā)散，在精度要求較高的情況下，捷聯慣導系統(tǒng)不能單獨長時間工作，必須不斷以其他信息加以修正。光纖捷聯慣導主要由光纖陀螺與加速度計組成。其中，光纖陀螺與傳統(tǒng)的機械陀螺相比，具有無運動部件、耐沖擊、抗加速運動、結構簡單、壽命長、分辨率高、動態(tài)范圍寬、啟動時間極短等突出優(yōu)點；與激光陀螺儀相比，能夠有效地克服閉鎖現象，易 于制造，成本低，已成為新一代理想慣性器件，目前已發(fā)展成為慣性技術領域具有劃時代特征的新型主流儀表，未來的慣性設備領域中將占據重要地位。故障檢測與診斷技術為提高系統(tǒng)的可靠性提供了一條有效途徑。故障檢測與診斷系統(tǒng)主要有以下四方面的內容1)系統(tǒng)建模和故障建模。即按照對系統(tǒng)了解的先驗信息和輸入輸出關系，建立正常系統(tǒng)和故障后系統(tǒng)的數學模型，作為故障檢測與診斷的依據。2)故障檢測。要求及時將系統(tǒng)是否正常工作檢測出來，校核可測變量或不可測估計變量是否在正常的運行范圍內。3)故障的隔離或辨識。如果某變量超出運行范圍，則視為故障信號，必須進行故障診斷和隔離，確定故障的位置、大小和發(fā)生故障的原因。4)故障評價。評價故障對系統(tǒng)的影響，如果故障是可以容忍的，則系統(tǒng)繼續(xù)工作，如果故障不可容忍，則必須采取相應措施，排除故障。另外，在此基礎上可實現容錯控制。根據故障檢測與診斷所提供的故障信息，及時調整控制器的參數或重新組織系統(tǒng)，并設計適應新環(huán)境的控制模塊，保證系統(tǒng)在部分故障發(fā)生的情況下，繼續(xù)獲得良好的控制效果。慣性組合的標定是捷聯慣導的關鍵技術之一，通過比較慣組的輸出值與已知的基準信息，確定誤差模型系數，使輸出在其取值范圍內符合基準信息的過程。這種方法也使得慣性器件的設計思想由原來片面追求器件的絕對精度轉為重點保證其性能穩(wěn)定并減少隨機誤差。標定技術的理論基礎是系統(tǒng)辨識，標定工作主要包括(I)、建立與應用環(huán)境相適應的慣性器件的數學模型或誤差數學模型；(2)、編排標定方案，給慣性器件以精確的輸入；
(3)、測量并記錄慣性器件的輸出；(4)、確定慣性器件的輸入、輸出關系和傳遞函數。文獻I (文獻I :李海強，詹麗娟，卿立.捷聯慣性測量裝置在整彈上的標定方法研究.[J].戰(zhàn)術導彈控制技術，2006，53 :32-36，58)提出了一種類似傳遞對準的方法，對整彈中的捷聯慣測裝置進行標定。建立了慣性器件的誤差模型，給出了標定路徑和數據處理的全過程，并進行了較為詳細的仿真研究，分析了影響估計精度的多種因素。該方法所需設備簡單，適用于外場條件下對庫存多年的捷聯慣測裝置進行重新標定。但具有如下缺點一、需要高精度的捷聯慣測裝置作為基準，成本較高；二、基準慣性測量單元與彈體連接的基準面工藝要求高，工程應用成本較高；三、為了減小陀螺漂移的影響，標定時導彈在轉動過程中速度快，對支 架的要求較高，操作難度大，工程中不容易實現。文獻2 (文獻2:卿立，李海強.一種中低精度捷聯慣測裝置的不開箱標定方法研究[J].中國慣性技術學報，2004, 12(4) : 16-19.)針對中低精度捷聯慣測裝置提出了一種實用的不開箱條件下的標定方法。該方法所需測試設備簡單，用一套精度較高的慣測裝置來標定低精度的慣測裝置，并給出了一套六位置測試方法，理論分析表明，該方法通過最小二乘法能有效的分離了陀螺和加速度計的各項誤差。該方法要求處于檢測狀態(tài)下的SIMU(捷聯慣性測量單元)的安裝面與箱體為剛性連接(SIMU的減振可利用自身減振器)，箱體結構變形可忽略，包裝箱外部有用于對接的基準。所以實際標定時使用文獻2所提供的方法，需要加工精度較高的包裝箱或發(fā)射筒，工程中較難實現，成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術中光纖捷聯慣導的標定方法存在對某些設備的加工工業(yè)要求高，使得工程中不易實現的問題，提出了一種基于先驗信息的多光纖慣組貯存期靜態(tài)快速檢測方法。使用本發(fā)明方法建立了光纖慣組檢測用誤差模型，在保持各慣組間相對姿態(tài)角不變的前提下，通過初始位置及兩位置轉動信息，計算出整裝彈箭位置轉移矩陣，并利用先驗信息進行比對檢測，進而判斷慣組性能是否合格。一種基于先驗信息的多光纖慣組貯存期靜態(tài)快速檢測方法，假設整彈內部慣導系統(tǒng)包含3個慣組，分別為慣組bl、慣組b2、慣組b3，其特征在于，包括以下幾個步驟步驟一、建立誤差模型；步驟二、在慣組上架初期，通過外部設備確定載體的初始位置，并將其裝訂至導航計算機，此時彈箭處于位置Pi;保持整彈完全靜止，對慣組進行預熱，待其輸出穩(wěn)定后，采集各慣組的石英加速度計和光纖陀螺儀的輸出數據，分別得到地球重力加速度g和地球轉速在慣組bl、慣組b2、慣組b3各自體坐標系下的投影；步驟三、保持彈箭穩(wěn)定在轉動支架上,沿角度[Θ ,0,0]轉動彈箭(彈箭俯仰角轉動Θ，保持彈箭的偏航角和滾轉角變化為O);此時彈箭處于位置P2 ;重復步驟二，分別計算出地球重力加速度g和地球轉速ω ie在慣組bl、b2、b3體坐標系下的投影；步驟五、彈箭長期貯存后，在臨檢測階段，按照慣組上架初期數據，采用步驟二至步驟四所述方法，對彈箭內部各慣組數據進行采集，經過計算后可得0巧’、0’、1^、詰’、珀、其中彈箭貯存一段時間后,4' cbbl\ 41’為新的gbl與gb2> gb2與gb3>gb3與gbl相對位置轉移矩陣X1、tn丨為新的ω iebl與ω ieb2、ω ieb2與ω Α3、Wiebl與Wieb3相對位置轉移矩陣；步驟六、對當前信息進行正交化計算，得到其刻度誤差和歪斜誤差，分別與O值進行比對，得到正交化檢測值進行比對，得到正交化檢測值；將當前姿態(tài)矩陣與先驗信息進行比對，計算比對檢測值；。本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果在于(I)本發(fā)明的方法中，整彈系統(tǒng)無須拆卸，操作便捷，可靠性高，標定時間短。(2)本發(fā)明的方法具有可靠性高、檢測時間短、檢測流程便捷等特點，和常規(guī)技術方案相比，可操作性強，進一步降低了操作和設備的要求，具備廣泛的適應性，利于推廣應用。


圖I是本發(fā)明的方法流程具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明的一種基于先驗信息的多光纖慣組貯存期靜態(tài)快速檢測方法，假設整彈內部慣導系統(tǒng)包含3個慣組，分別為慣組bl、慣組b2、慣組b3，流程如圖I所示，包括以下幾個步驟步驟一、建立誤差模型；石英加速度計的誤差模型為fbx = A0x+kxxfx+kyxfy+kzxfzfby = A0y+kxyfx+kyyfy+kzyfzfbz = A0z+kxzfx+kyzfy+kzzfz
權利要求
1.一種基于先驗信息的多光纖慣組貯存期靜態(tài)快速檢測方法，假設整彈內部慣導系統(tǒng)包含3個慣組，分別為慣組bl、慣組b2、慣組b3，其特征在于，包括以下幾個步驟 步驟一、建立誤差模型； 石英加速度計的誤差模型為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于先驗信息的多光纖慣組貯存期靜態(tài)快速檢測方法，整彈內部慣導系統(tǒng)包含慣組b1、慣組b2、慣組b3，方法包括以下幾個步驟步驟一、建立誤差模型；步驟二、彈箭處于位置P1，得到地球重力加速度g和地球轉速ωie在慣組b1、慣組b2、慣組b3各自體坐標系下的投影；步驟三、彈箭處于位置P2，得到地球重力加速度g和地球轉速ωie在慣組b1、b2、b3體坐標系下的投影；步驟四、彈箭處于位置P3，得到地球重力加速度g和地球轉速ωie在各慣組坐標系下的投影；步驟五、彈箭長期貯存后，在臨檢測階段，對彈箭內部各慣組數據進行采集，步驟六、獲取比對檢測值；本發(fā)明中整彈系統(tǒng)無須拆卸，操作便捷，可靠性高，標定時間短。
文檔編號G01C25/00GK102914319SQ20121037488
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者鄔戰(zhàn)軍, 蘆佳振, 張春熹, 李保國, 黃慶芳 申請人:北京航空航天大學