[發明專利]一種光纖陀螺標度因數非對稱性誤差的系統級標定方法

有效

• 申請號: 201310116648.0
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103245358A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 蘆佳振;張春熹;李保國;湯卓
• 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
• 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，涉及慣性器件的系統級標定方法，具體地說，是指一種光纖陀螺標度因數非對稱性誤差的系統級標定方法。

背景技術

標定技術是慣性導航領域的核心技術之一，是一種對誤差的辨識技術，即建立慣性元件和慣導系統的誤差數學模型，通過一系列的試驗求解出誤差模型中的誤差項，進而通過軟件算法來對誤差進行補償。標定可以從軟件方面來提高慣導系統的精度，常見的標定誤差項有加速度計和陀螺的零偏誤差、標度因數誤差、安裝誤差等。

按層次來分，標定可分為分立式標定和系統級標定。當前分立式標定方法的理論研究已較為成熟，而系統級標定方法是由20世紀80年代開始發展起來，目前正成為標定技術研究的熱點。

分立式標定是直接利用加速度計和陀螺儀的輸出作為觀測量來對其誤差參數進行辨識。國家軍用標準光纖陀螺儀測試方法（GJB2426A-2004）規定了用于標定光纖陀螺儀標度因數不對稱性的測試標準。分立式標定通過設計合適的旋轉編排路徑以抵消地球自轉和重力加速度對慣導系統標定的影響。該方法標定精度受隨機噪聲影響，通常需對同一系統進行多次測試取其平均值。

系統級標定是利用慣性導航輸出的系統誤差作為觀測量來辨識慣性器件的誤差參數。與分立式標定相比，系統級標定的算法相對復雜，但系統級標定能抑制標定過程中的測量噪聲，并縮短標定時間，提高標定精度。系統級標定又分為擬合標定和濾波標定。擬合標定是通過建立特定運動激勵觀測導航誤差，擬合估計器件誤差參數。擬合標定方法一般將導航速度變化率或比力作為觀測量。濾波標定是指通過設計Kalman濾波器，將慣導系統各器件誤差參數作為濾波器狀態，觀測導航誤差濾波估計各器件誤差參數。

光纖陀螺是光學陀螺的一種，是檢測角速度的傳感器。光纖陀螺采用的是Sagnac干涉原理，用光纖繞成環形光路并檢測出隨轉動而產生的反向旋轉的兩路激光束之間的相位差，由此計算出旋轉的角速度。光纖陀螺與傳統的機械陀螺在原理上有本質的不同，具有機械陀螺無法比擬的優點，目前已經成為慣性制導和導航領域的一項關鍵技術。

發明內容

本發明為了解決現有技術中分立式標定方法受隨機噪聲影響大，標定精度受轉臺影響的技術問題，提供了一種光纖陀螺標度因數非對稱性誤差的系統級標定方法，所述的標定方法包括如下步驟：

步驟一：將慣組安裝到轉臺上，慣組初始朝向為東—北—天（X—Y—Z）。慣組通電預熱30分鐘，采樣周期dt＝0.01s。

步驟二：第一位置旋轉：開始采集慣組數據，首先靜置15秒，然后使慣組以v1的角速度繞X軸正向旋轉180°,旋轉完畢再靜置15秒～30秒，停止采數。

步驟三：第二位置旋轉：開始采集慣組數據，首先使慣組在步驟二旋轉完畢位置靜置15秒～30秒，然后使轉臺以v1的角速度繞慣組X軸正向旋轉180°,旋轉完畢再靜置15秒～30秒。停止采數。

步驟四：第三位置旋轉：開始采集慣組數據，首先使慣組在步驟三旋轉完畢位置靜置15秒～30秒，然后使轉臺以v1的角速度繞慣組X軸負向旋轉180°,旋轉完畢再靜置15秒～30秒。停止采數。

步驟五：第四位置旋轉：開始采集慣組數據，首先使慣組在步驟四旋轉完畢位置靜置15秒～30秒，然后使轉臺以v1的角速度繞慣組Y軸正向旋轉180°,旋轉完畢再靜置15秒～30秒。停止采數。

步驟六：第五位置旋轉：開始采集慣組數據，首先使慣組在步驟五旋轉完畢位置靜置15秒～30秒，然后使轉臺以v1的角速度繞慣組Y軸正向旋轉180°,旋轉完畢再靜置15秒～30秒。停止采數。

步驟七：第六位置旋轉：開始采集慣組數據，首先使慣組在步驟六旋轉完畢位置靜置15秒～30秒，然后使轉臺以v1的角速度繞慣組Y軸負向旋轉180°,旋轉完畢再靜置15秒～30秒。停止采數。

步驟八：第七位置旋轉：將慣組安裝到轉臺上，三個坐標軸Y-Z-X分別朝向天—東—北。開始采集慣組數據，首先靜置15秒～30秒，然后使轉臺以v1的角速度繞慣組Z軸正向旋轉180°,旋轉完畢再靜置15秒～30秒。停止采數。

步驟九：第八位置旋轉：開始采集慣組數據，首先使慣組在步驟八旋轉完畢位置靜置15秒～30秒，然后使轉臺以v1的角速度繞慣組Z軸正向旋轉180°,旋轉完畢再靜置15秒～30秒。停止采數。

步驟十：第九位置旋轉：開始采集慣組數據，首先使慣組在步驟九旋轉完畢位置靜置15秒～30秒，然后使轉臺以v1的角速度繞慣組Z軸負向旋轉180°,旋轉完畢再靜置15秒～30秒。停止采數。