[發明專利]應用激光多普勒測速儀測試捷聯撓性陀螺動態隨機漂移的方法

有效

• 申請號: 201210057961.7
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102607595A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 蘆佳振;李保國;張春熹;劉航
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C19/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發明屬于慣性技術領域，涉及撓性捷聯慣組中撓性陀螺的動態隨機漂移測試方法，具體地說，是指一種以激光多普勒測速儀的速度信息為觀測量，通過卡爾曼濾波器估算撓性慣組中撓性陀螺車載動態環境下隨機漂移誤差的方法。

背景技術

撓性陀螺是一種機械式雙自由度陀螺儀。自問世至今，撓性陀螺已廣泛應用在各種導航、制導與控制系統中。在實際應用中，撓性陀螺儀的角速度測量值中存在著由于各種內部及外部因素產生的漂移誤差。

撓性慣組一般包含兩個雙自由度撓性陀螺和三個線加速度計，分別敏感載體三個正交軸向的角速度和線加速度。撓性捷聯慣組在使用前必須對撓性陀螺進行誤差標定，得到誤差模型中的相應系數，然后對撓性陀螺的測量值進行補償，才能得到真實的角速度信息。

現有的撓性陀螺或撓性捷聯慣組標定采用的是靜態多位置標定方法，利用轉臺使撓性陀螺朝向一定的方向，將當地的地球轉動角速度ω_e和標準重力加速度g_O作為標準輸入，通過多個方程聯合求解的方法計算出撓性陀螺的誤差項系數。靜態多位置標定方法能夠得到0～1g環境下撓性陀螺的常值漂移系數和比力敏感項系數并認為在使用環境下該系數仍保持不變。

然而，撓性陀螺的機械特性決定了當其受到環境的振動、溫度變化等因素影響時，其漂移誤差系數會產生隨機變化，該隨機變化可能導致撓性陀螺和撓性捷聯慣組的使用精度與預期精度不一致。目前的撓性陀螺誤差測試方法都采用實驗室多位置標定方法，不能得到撓性陀螺的動態隨機漂移，還缺乏測試撓性陀螺動態隨機漂移誤差的方法，在撓性陀螺的指標評價體系中也沒有相應的技術指標。

現有技術中，授權公告號CN?101377422?B的發明專利公開了一種撓性陀螺儀靜態漂移誤差模型最優二十四位置標定方法，是將撓性陀螺儀安裝在三軸位置速率轉臺上，采用離散D-最優設計構造方法進行設計，從整個試驗空間中選取二十四個空間位置取向作為陀螺坐標系取向并進行試驗。相對于最優八位置法，最優二十四位置試驗測試除了能夠標定加速度無關項、加速度一次方有關項外，還可以得到加速度二次有關項漂移系數。缺點是只能利用重力場作為環境過載激勵，得到的結果是撓性陀螺靜態環境下的誤差漂移特性，不能得到環境因素的動態變化對撓性陀螺的影響。

參考文獻【1】：TDS-1捷聯撓性陀螺動態參數測試，航空精密制造技術，1990年第2期，冀宏，楊梅倉，王宗衍，該文獻介紹了用精密角振動臺測試撓性陀螺的閉環幅相頻特性和帶寬的方法和結果，其動態參數結果可供撓性陀螺內部閉環回路的設計作為參考。缺點是該測試方法只能得到角振動環境下撓性陀螺的動態特性，不能得到載體隨機振動、溫度隨機變化環境下撓性陀螺的誤差漂移特性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用激光多普勒測速儀對撓性捷聯慣組中撓性陀螺在車載環境下隨機漂移誤差進行測試的方法，為分析和評價撓性陀螺及撓性捷聯慣組的動態精度提供依據。

本發明提供的測試方法中，采用“直線勻速+加減速+轉向機動”的試驗路徑，激發撓性陀螺的動態漂移誤差；以激光多普勒測速儀測試的速度為觀測量，利用卡爾曼濾波器進行慣性/多普勒組合導航估算，從而得到撓性陀螺動態隨機漂移誤差，具體測試方法的步驟如下：

第一步：將被測試撓性捷聯慣組通過工裝緊固安裝在試驗車上，連接撓性捷聯慣組、激光多普勒測速儀、電源、采集計算機之間的線纜并檢查正確；

第二步：撓性捷聯慣組上電預熱，直至穩定；

第三步：打開采集計算機上的數據采集與導航計算軟件，輸入初始地理位置信息，然后開始同步采集撓性捷聯慣組數據、激光多普勒測速儀數據；

第四步：試驗車保持靜止，利用卡爾曼濾波器進行基于航向180度的兩位置靜基座初始對準，總時間5min；

靜基座初始對準采用慣性/零速組合導航，導航坐標系取為游動自由方位坐標系，所使用的卡爾曼濾波器系統狀態方程和量測方程為：

δθ——角位置誤差矢量，包括x和y兩個方向的分量δθ_x和δθ_y；

δh——高度誤差；

δv——速度誤差矢量，包括x、y和z三個方向的分量δv_x、δv_y和δv_z；

ψ——姿態角誤差，包括x、y和z三個方向的誤差ψ_x、ψ_y和ψ_z；