[發明專利]應用零速/航向修正的光纖捷聯慣組在線標定方法

無效

• 申請號: 201210126826.3
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN102680000A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張春熹;蘆佳振;李保國;宋來亮
• 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;G01C21/16
• 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，具體涉及一種應用零速/航向修正的光纖捷聯慣組在線標定方法。

背景技術

光纖陀螺是以SAGNAC效應為基本原理的角速率傳感器。與傳統的機械陀螺相比，光纖陀螺具有結構簡單，性能穩定、動態范圍寬、瞬時響應、可承受大過載、價格相對較低、壽命長等優點，受到各國廠家和用戶的普遍關注，發展相當迅速。

光纖捷聯慣組一般由三個光纖陀螺、三個石英撓性加速度計及系統相關電路組成。光纖捷聯慣組在進入導航解算狀態前一般要首先完成初始對準過程。初始對準誤差是光纖捷聯慣性導航系統主要的測量誤差，載體相對于導航坐標系初始姿態的測量精度直接影響著導航參數的精度。

慣導系統的靜基座對準是保證系統工作精度的前提。靜基座對準是指在載體靜止的情況下光纖捷聯慣導系統進行初始對準，通常可以采用解析式對準方法、羅經回路對準方法、方位估算方法、兩位置卡爾曼濾波對準法等。在兩位置卡爾曼濾波對準過程中，一般集中在對方位失準角的估計，同時還能觀測一部分陀螺漂移誤差。

在實際工程應用中，如果能夠通過建立合理的光纖慣組誤差模型，并且充分利用起豎兩位置對準過程中的零速信息以及外部光學瞄準獲取的航向角信息，將光纖慣組的主要誤差項分離出來，對于提高光纖慣組主要誤差參數的辨識精度以及光纖慣組實際導航性能將具有非常重要的軍事意義和實用價值。

申請號為200810064146.7的發明專利公開了一種基于濾波的光纖陀螺捷聯慣導系統兩位置初始對準方法，所述的對準方法為了解決載體在靜止狀態下，地理坐標系下的東向光纖陀螺漂移不可觀測，導致方位失準角的可觀測度難以提高的問題，提出采用卡爾曼濾波在載體的兩個不同方位上估計姿態角，進而通過估計的姿態角計算出水平方向的陀螺漂移并在對準的最后階段加以補償。

申請號為200510130615.7的發明專利公開了一種捷聯慣性導航系統的任意雙位置初始對準方法，根據該方法，可以將SINS從初始位置旋轉到任意一個位置，利用兩個位置上SINS的輸出與地球自轉角速度和重力加速度的關系，可確定SINS的初始姿態，并且可以測量出陀螺儀的常值漂移。

上述兩種對準方法的缺點是，只能估算陀螺漂移誤差，沒有考慮光纖慣組安裝誤差、標度誤差等，慣組精度提高有限，從而限制了慣組的實際導航性能。

發明內容

本發明的目的在于充分利用載體起豎兩位置對準過程，采用基于零速修正和航向修正的濾波方法實現光纖慣組漂移誤差、標度誤差、安裝誤差等在內的主要誤差源的標定，提高光纖慣組的實際使用精度。

本發明提供一種應用零速/航向修正的光纖捷聯慣組在線標定方法，包括如下步驟：

步驟1、確定載體的初始位置參數，并將其裝訂至導航計算機；

步驟2、光纖捷聯慣組系統進行預熱，然后采集光纖陀螺儀和石英加速度計的輸出數據；

步驟3、光纖捷聯慣組系統粗對準，確定載體的姿態；

步驟4、粗對準結束后進入精對準階段，保持載體在水平位置上靜止不動，只作零速修正，對準時間不少于250秒，此時光纖捷聯慣組初始俯仰角和滾轉角分別設為0度和-45度，航向角為45度；精對準過程包括建立精對準的系統狀態方程和量測方程，以及卡爾曼濾波狀態估計；

步驟5、載體從水平位置繞俯仰軸在水平面的投影旋轉至豎直位置；

步驟6、保持載體在豎直位置上靜止不動，作零速修正和航向修正，對準時間不少于200秒。

所述的初始位置參數為載體的經度、緯度和高度參數。

本發明的優點在于：

可以對光纖捷聯慣組各主要誤差項進行標定，從而提高系統的參數辨識精度和光纖捷聯慣組的實際導航性能。

附圖說明

圖1為本發明中卡爾曼濾波的反饋校正方式示意圖；

圖2為本發明的應用零速/航向修正的光纖捷聯慣組在線標定方法的流程圖；

圖3a～3f為本發明中基于兩位置對準方式下光纖捷聯慣組各狀態變量估計仿真曲線。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。