[發明專利]一種在單軸旋轉捷聯慣導系統中刻度因數誤差的補償方法

無效

• 申請號: 201310156770.0
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103256943A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 高偉;張亞;奔粵陽;孫騫;周廣濤;張勇剛;徐博;黃平;王偉;吳磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)、技術領域

本發明涉及的是單軸旋轉式捷聯慣導系統中常值器件誤差的補償方法，尤其是高精度捷聯慣導系統的單軸四位置轉停方案中，刻度因數誤差的補償方法。

(二)、背景技術

捷聯慣導系統就是把慣性儀表固連在載體上，用計算機來完成導航平臺功能的導航系統，它與平臺慣導系統相比具有體積小，重量輕，成本低，可靠性高，便于維護等優點，因此得到了越來越廣泛的應用。而慣性器件常值誤差會對初始對準的精度和導航解算產生影響。為了提高慣導系統的精度，應該將器件常值誤差補償掉。

單軸旋轉捷聯慣導系統采用誤差自校正方法，就是在捷聯慣導系統的外面加上轉動機構和測角裝置，在不使用外部信息的條件下，通過對慣性測量單元(inertial?measurement?unit，IMU)的轉動，將與旋轉軸垂直方向上的慣性器件常值偏差在導航坐標系上調制呈周期性變化的，這樣在一個轉動周期內，它的均值為零，就可以抵消常值偏差對系統精度的影響，達到誤差補償的目的。由于旋轉機構本身具有轉位控制機構，可以通過旋轉提高慣性器件誤差的可觀測度，估計出器件誤差，減小器件誤差的影響，從而提高捷聯慣導系統初始對準的精度。

由于慣性器件的標度因數經過標定后依然存在誤差，而且標度因數還會隨著時間、溫度等因素而改變，這就導致慣導系統在實際工作過程中始終存在著標度因數誤差的影響。隨著捷聯慣導系統精度的提高，刻度因數誤差的影響，相對來說越來越大。刻度因數誤差可等效成一個常值陀螺漂移，但是在旋轉的過程中，不同位置等效的陀螺漂移的方向和大小都是不同的，這就會對初始對準過程中陀螺漂移的估計造成影響，所以，我們必須在估計陀螺漂移之前，對刻度因數誤差進行估計和補償。雖然現有的刻度因數誤差模型可以估計出刻度因數誤差，但是若要進行補償，就會存在很大的誤差。所以提出一個可以進行估計和補償的刻度因數誤差模型有重要的意義。

(三)、發明內容

本發明的目的是提供一種在單軸四位置旋轉方案下補償刻度因數誤差的影響以提高慣導系統精度的方法。

本發明的目的是這樣是實現的：

本發明包括下列步驟：

(1)光纖陀螺捷聯慣導系統預熱后采集光纖陀螺儀和石英撓性加速度計輸出的數據。

(2)根據加速度計的輸出與重力加速度的關系以及陀螺儀輸出與地球旋轉角速率的關系初步確定此時的姿態信息(縱搖角θ，橫搖角γ和航向角ψ)，完成捷聯慣導系統的粗對準。

(3)以粗對準給出的姿態信息作為初始值，利用羅經回路原理，建立載體坐標系b和計算地理坐標系n′之間的轉換矩陣，完成捷聯慣導系統的精對準。

(4)建立新的刻度因數誤差模型，并建立以位置誤差、速度誤差、失準角、加速度計零偏、陀螺漂移和刻度因數誤差為狀態變量的卡爾曼濾波狀態方程及以速度誤差為觀測量的量測方程。

(5)利用步驟(4)所建立的卡爾曼濾波方程，對z軸刻度因數誤差δK_z進行濾波估計。

(6)將估計出的δK_z按下式進行補償：

ωib=ω^ib-δω(δK)=ω^ib1+δK]]>

其中，ω_ib為陀螺的理論輸出值；為陀螺的實際輸出值；δω_(δK)是由刻度因數誤差造成的陀螺輸出誤差，δK為陀螺三個軸向的刻度因數誤差，記為δK＝[δK_x?δK_y?δK_z]^T。

這樣刻度因數誤差的影響就被補償掉，此時陀螺輸出值中已經不再包含刻度因數誤差的影響。

本發明還可以包括如下特征：