一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，當(dāng)已知陀螺儀組合的標(biāo)度因數(shù)和安裝誤差角后，通過(guò)依序測(cè)量捷聯(lián)慣性組合在18個(gè)位置處的輸出值，經(jīng)過(guò)對(duì)無(wú)零次項(xiàng)誤差模型中二次項(xiàng)系數(shù)的顯著性分析，可以獲得陀螺儀與視加速度相關(guān)的實(shí)際誤差模型，通過(guò)計(jì)算公式可以得到該誤差模型中的各項(xiàng)系數(shù)值。相比其他誤差系數(shù)的標(biāo)定方法，本發(fā)明完成了捷聯(lián)慣性組合三個(gè)坐標(biāo)軸陀螺儀與視加速度有關(guān)誤差項(xiàng)模型的獲得，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)陀螺儀組合視加速度相關(guān)誤差項(xiàng)的標(biāo)定，不僅提高了誤差模型的準(zhǔn)確程度，而且標(biāo)定過(guò)程簡(jiǎn)單、所需時(shí)間短。
【專利說(shuō)明】一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種誤差系數(shù)標(biāo)定方法，尤其涉及一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合與視加速度有關(guān)的誤差系數(shù)的方法，屬于捷聯(lián)慣性組合標(biāo)定技術(shù)，可用于標(biāo)定陀螺儀組合的場(chǎng)合。
【背景技術(shù)】
[0002]陀螺儀是慣性系統(tǒng)的核心部件，用于敏感載體相對(duì)慣性空間的角位移或角速度，對(duì)慣性系統(tǒng)的性能起著關(guān)鍵的作用，是慣性技術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。為了完全測(cè)量運(yùn)載體在空間中的運(yùn)動(dòng)角速度和角位移，捷聯(lián)慣性組合中裝有三個(gè)敏感軸互相垂直的陀螺儀，其敏感軸方向指向捷聯(lián)慣性組合定義的X、Y、Z軸正方向。因?yàn)榈厍蜣D(zhuǎn)速相對(duì)于陀螺儀實(shí)際使用中感應(yīng)的角速度較小，所以會(huì)使用速率試驗(yàn)標(biāo)定陀螺儀組合的標(biāo)度因數(shù)和安裝誤差角。在捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合誤差模型中除了這兩種誤差項(xiàng)，陀螺儀輸出大小與其承受的視加速度也是有關(guān)的，誤差模型包含了零次項(xiàng)、一次項(xiàng)、二次項(xiàng)和交叉耦合項(xiàng)四種，一般使用多位置試驗(yàn)來(lái)標(biāo)定這類誤差項(xiàng)。但在理論上，零次項(xiàng)與3個(gè)二次項(xiàng)線性相關(guān)，當(dāng)在一個(gè)方程中同時(shí)計(jì)算這4項(xiàng)數(shù)值時(shí)會(huì)無(wú)法得到正確數(shù)值，所以一般標(biāo)定方法只能標(biāo)定出陀螺儀組合中與視加速度有關(guān)的零次項(xiàng)和一次項(xiàng)的系數(shù)，無(wú)法標(biāo)定出二次項(xiàng)，也不會(huì)標(biāo)定交叉耦合項(xiàng)系數(shù)。這種標(biāo)定方法將降低標(biāo)定出系數(shù)的有效性，并且導(dǎo)致運(yùn)載體處在非測(cè)量角速度時(shí)，解算結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此，為了標(biāo)定出捷聯(lián)慣性組合陀螺儀誤差模型中所有與視加速度有關(guān)的誤差項(xiàng)系數(shù)，并提高標(biāo)定系數(shù)的精度，需要研究一種新型的陀螺儀組合誤差標(biāo)定方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有標(biāo)定方法的不足，提供一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)陀螺儀組合與視加速度有關(guān)的誤差模型中所有項(xiàng)誤差系數(shù)的標(biāo)定，解決了二次項(xiàng)系數(shù)無(wú)法標(biāo)定的問(wèn)題，提高了慣性導(dǎo)航解算的精度。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，步驟如下:
[0005](I)將捷聯(lián)慣性組合靜置于18個(gè)位置，在第i個(gè)位置時(shí)，采集X、Y、Z軸陀螺儀組合經(jīng)過(guò)Λ t秒輸出的脈沖個(gè)數(shù)Gx (i)、G^i)和Gz(i)，其中i e [I, 18]；
[0006]( 2)根據(jù)步驟(1)中經(jīng)過(guò)測(cè)量時(shí)間Λ t輸出的脈沖個(gè)數(shù)，利用已知的陀螺儀組合標(biāo)度因數(shù)、安裝誤差角系數(shù)以及地球自轉(zhuǎn)角速度計(jì)算每個(gè)位置j軸的補(bǔ)償值ω,ι，其中，j為X、Y 或Z ;
[0007](3)捷聯(lián)慣性組合陀螺儀在j軸方向上與視加速度有關(guān)的誤差模型為
【權(quán)利要求】
1.一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，其特征在于步驟如下: (1)將捷聯(lián)慣性組合靜置于18個(gè)位置，在第i個(gè)位置時(shí)，采集X、Y、Z軸陀螺儀組合經(jīng)過(guò)Λ t秒輸出的脈沖個(gè)數(shù)Gx⑴、GJi)和^⑴，其中i e [I, 18]； (2)根據(jù)步驟(1)中經(jīng)過(guò)測(cè)量時(shí)間At輸出的脈沖個(gè)數(shù)，利用已知的陀螺儀組合標(biāo)度因數(shù)、安裝誤差角系數(shù)以及地球自轉(zhuǎn)角速度計(jì)算每個(gè)位置j軸的補(bǔ)償值ω,ι，其中，j為X、Y或Z ; (3)捷聯(lián)慣性組合陀螺儀在j軸方向上與視加速度有關(guān)的誤差模型為ω'J=D0j^D1Jax+D2Jay+D3Jaz+D4Jax2+D5Jay2+D6Jaz2+D7Jaxay+D8Jayaz+D9Jaxaz,根據(jù)步驟(2)中得到的陀螺儀組合 18個(gè)位置j軸的補(bǔ)償值，利用公式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，其特征在于:所述步驟(1)中捷聯(lián)慣性組合的18個(gè)位置分別為: 位置1:使捷聯(lián)慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測(cè)試點(diǎn)地理坐標(biāo)系的東、天、南方向； 位置2:對(duì)位置I中的捷聯(lián)慣性組合位置繞X軸正轉(zhuǎn)45°，此時(shí)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(duì)位置2中的捷聯(lián)慣性組合位置繞X軸正轉(zhuǎn)180°，此時(shí)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(lián)慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測(cè)試點(diǎn)地理坐標(biāo)系的天、南、東方向； 位置5:對(duì)位置4中的捷聯(lián)慣性組合位置繞Z軸正轉(zhuǎn)45°，此時(shí)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(duì)位置5中的捷聯(lián)慣性組合位置繞Z軸正轉(zhuǎn)180°，此時(shí)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(lián)慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測(cè)試點(diǎn)地理坐標(biāo)系的南、東、天方向； 位置8:對(duì)位置7中的捷聯(lián)慣性組合位置繞Y軸正轉(zhuǎn)45°，此時(shí)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(duì)位置8中的捷聯(lián)慣性組合位置繞Y軸正轉(zhuǎn)180°，此時(shí)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(lián)慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測(cè)試點(diǎn)地理坐標(biāo)系的北、地、西方向； 位置11:對(duì)位置10中的捷聯(lián)慣性組合位置繞Z軸正轉(zhuǎn)45°，此時(shí)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(duì)位置11中的捷聯(lián)慣性組合位置繞Z軸正轉(zhuǎn)180°，此時(shí)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(lián)慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測(cè)試點(diǎn)地理坐標(biāo)系的西、北、地方向； 位置14:對(duì)位置13中的捷聯(lián)慣性組合位置繞X軸正轉(zhuǎn)45°，此時(shí)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(duì)位置14中的捷聯(lián)慣性組合位置繞X軸正轉(zhuǎn)180°，此時(shí)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(lián)慣性組合X、Y、Z軸陀螺儀分別指向測(cè)試點(diǎn)地理坐標(biāo)系的地、西、北方向； 位置17:對(duì)位置16中的捷聯(lián)慣性組合位置繞Y軸正轉(zhuǎn)45°，此時(shí)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(duì)位置17中的捷聯(lián)慣性組合位置繞Y軸正轉(zhuǎn)180°，此時(shí)Y軸指向西，Z軸指向南偏天45°，X軸指向北偏天45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一 種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，其特征在于:所述步驟(2)中第i個(gè)位置X、Y、Z軸的補(bǔ)償值cob_x1、cob_y1、cob_zi的計(jì)算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，其特征在于:所述步驟(4)的實(shí)現(xiàn)方法為: j軸方向上不包含零次項(xiàng)系數(shù)的誤差模型為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，其特征在于:所述步驟(5)的實(shí)現(xiàn)方法為: 對(duì)于j軸方向上的不含零次項(xiàng)的誤差模型中的第k個(gè)誤差系數(shù)Dkj，，其中k=4，5，6，其顯著性數(shù)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，其特征在于:所述步驟(6)的實(shí)現(xiàn)方法如下: j軸方向上不包含零次項(xiàng)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(gè)位置時(shí)其輸出值為ω ' Ji=Wb_J1-D0J_0 ； 其誤差模型顯著性數(shù)值Ftl為:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，其特征在于:所述步驟(7)和(8)中當(dāng)j軸方向上的實(shí)際誤差模型為不包含X軸對(duì)j軸二次項(xiàng)系數(shù)的誤差豐旲型 ω j-Ddj+Dijax+Dgjay+Dgjaz+Dgjay+D6jaz+D7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 時(shí)，其中 ω j 為該差模型的輸出值，第i個(gè)位置時(shí)其輸出值為ω ' ji=ωb-ji ； 其零次項(xiàng)系數(shù)Dcu的計(jì)算公式為:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，其特征在于:所述步驟(7)和(8)中當(dāng)j軸方向上的實(shí)際誤差模型為不包含Y軸對(duì)j軸二次項(xiàng)系數(shù)的誤差模型 ω ' fDoj+Duax+Dway+Dsjaz+Dwa^+Djya^+Dwaxay+Dsjayaz+Dgjaxaz 時(shí)，其中 ω, j 為該誤差模型的輸出值，第i個(gè)位置時(shí)其輸出值為ω ' Ji=Qb^i ； 零次項(xiàng)系數(shù)Dcu的計(jì)算公式為:
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種標(biāo)定捷聯(lián)慣性組合陀螺儀組合的方法，其特征在于:所述步驟(7)和(8)中當(dāng)j軸方向上的實(shí)際誤差模型為不包含Z軸對(duì)j軸二次項(xiàng)系數(shù)的誤差模型 ω '時(shí)，其中 ω' j 為該誤差模型的輸出值，第i個(gè)位置時(shí)其輸出值為ω ' Ji=Qb^i ；
【文檔編號(hào)】G01C25/00GK103884356SQ201410114551
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】魏宗康, 劉璠, 李念濱, 趙龍, 魏子寅 申請(qǐng)人:北京航天控制儀器研究所