[發(fā)明專利]一種激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)性能參數(shù)標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310570907.7
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103616035A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王騫;李良君;黃錫成;李仔冰;楊銳
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南航天機(jī)電設(shè)備與特種材料研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 郭立中

1.一種激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)性能參數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，該方法為：

1）將激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在翻箱上，將翻箱放置在平板上，并將激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)對準(zhǔn)當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系；

2）建立激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差模型：

δa_bx=α_x+α_xxa_bx+α_xya_by+α_xza_bz

δa_by=α_y+α_yxa_bx+α_yya_by+α_yza_bz

δa_bz=α_z+α_zxa_bx+α_zya_by+α_zza_bz

δω_bx=β_x+β_xxω_bx+β_xyω_by+β_xzω_bz+(β_xyxa_bx+β_xyya_by+β_xyza_bz)ω_by+(β_xzxa_bx+β_xzya_by+β_xzza_bz)ω_bz

δω_by=β_y+β_yxω_bx+β_yyω_by+β_yzω_bz+(β_yxxa_bx+β_yxya_by+β_yxza_bz)ω_bx+(β_yzxa_bx+β_yzya_by+β_yzza_bz)ω_bz

δω_bz=β_z+β_zxω_bx+β_zyω_by+β_zzω_bz+(β_zxxa_bx+β_zxya_by+β_zxza_bz)ω_bx+(β_zyxa_bx+β_zyya_by+β_zyza_bz)ω_by

其中，δa_bi，δω_bi為加速度計(jì)和陀螺誤差在激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)坐標(biāo)系的投影；α_i為加速度計(jì)零偏；α_ii為加速度計(jì)標(biāo)度因素；α_ij為加速度計(jì)安裝誤差；a_bi為：地球重力的投影；β_i為陀螺漂移；β_ii為陀螺標(biāo)度因素；β_ij為陀螺安裝誤差；β_ijk為加速度引起的陀螺漂移；ω_bi——絕對角速度在激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)坐標(biāo)系中的投影；i=x,y,z；j=x,y,z；i≠j；

3）利用下式標(biāo)定β_i和β_ii：

∫0tδωEdt=βxt+βxxθ;]]>

∫0tδωNdt=βyθ·sinθ+βyxsinθ+βzθ·(cosθ-1)+βzx(cosθ-1);]]>

其中，θ為激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的俯仰角，t為標(biāo)定測試時(shí)間；

4）利用下式標(biāo)定α_i、α_ii、α_ij：

當(dāng)旋轉(zhuǎn)激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的俯仰角θ時(shí)：

θ=90°：

δV·E=-αxzg+αxyg-gβyθ·-gβyz+gβzθ·+gβzx;δV·N=-αy-αyzg-αz-αzyg+gβxt+gβxt+gβxxπ2;]]>

θ=180°：

δV·E=2βzθ·g+2gβzx-2αxzg;δV·N=-2αy+gβxt+gβxxπ;]]>

當(dāng)旋轉(zhuǎn)激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的橫滾角γ時(shí)：

γ=90°：

δV·E=-αx-αxzg+αz-αzxg-gβyt-gβyyπ2δV·N=-αyzg-αyxg+gβxγ·+gβxy+gβzγ·+gβzy;]]>

γ=180°：

δV·E=-2αx-gβyt-gβyyπδV·N=-2αyzg+2βzγ·g+2βzyg;]]>

當(dāng)旋轉(zhuǎn)激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的方位角ψ時(shí)：

ψ=90°：

δV·E=-αx-αxzg+αy+αyzg+gβxψ·+gβxz-gβyψ·-gβyzδV·N=-αy-αyzg-αx-αxzg+gβxψ·+gβxz+gβyψ·+gβyz;]]>ψ=180°：

δV·E=-2αx-2αxzg+2βxzg+2βxψ·gδV·N=-2αy-2αyzg+2βyzg+2βyψ·g;]]>

5）標(biāo)定陀螺安裝誤差：

利用下式估計(jì)β_zx和β_yx：

其中，

利用下式估計(jì)β_zy和β_xy：

其中，

利用下式估計(jì)β_xz和β_yz：

其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)性能參數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟3）中，β_i和β_ii的標(biāo)定公式的計(jì)算過程如下：

1）簡化激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差模型，得到以下激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的簡化誤差模型：

E-通道：

δV·E=-gΦN+δaEΦ·N=δVER+δωN;]]>

N-通道：

δV·N=gΦE+δaNΦ·E=-δVNR+δωE;]]>

其中，為慣導(dǎo)東向加速度計(jì)輸出加速度，δV_E為激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)東向測量通道輸出速度，Φ_N為激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)北向測量通道輸出轉(zhuǎn)動(dòng)角度，為激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)北向測量通道輸出轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，R為轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，為激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)北向加速度計(jì)輸出加速度，δV_N為激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)北向測量通道輸出速度，Φ_E為激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)東向測量通道輸出轉(zhuǎn)動(dòng)角度，為激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)東向測量通道輸出轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，δa_E，δa_N為當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系中的加速度計(jì)誤差投影，δω_E，δω_N為當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系中的陀螺誤差投影；g為重力加速度；

2）忽略上述簡化誤差模型中的和項(xiàng)，得到新的誤差模型：

δV·E=-gΦN(0)+δaE-g∫t0tδωNdtδV·N=gΦE(0)+δaN+g∫t0tδωEdt;]]>

其中，Φ_E(0)，Φ_N(0)為水平對準(zhǔn)誤差，且：

ΦN(0)=1g(αx+αxzg)ΦE(0)=-1g(αy+αyzg);]]>

3）確定激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)坐標(biāo)系和當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系之間的方向余弦矩陣

CbLL=c11c12c13c21c22c23c31c32c33;]]>

c₁₁=cosγcosψ+sinθsinγsinψ

c₁₂=cosθsinψ

c₁₃=sinγcosψ-sinθcosγsinψ

c₂₁=-cosγsinψ+sinθsinγcosψ

其中，c₂₂=cosθcosψ；

c₂₃=-sinγsinψ-sinθcosγcosψ

c₃₁=-cosθsinγ

c₃₂=sinθ

c₃₃=cosθcosγ

θ,γ,ψ分別為激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的俯仰角，橫滾角和方位角；

4）旋轉(zhuǎn)翻箱，保證激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)工作的導(dǎo)航模式的時(shí)間為2～5分鐘，得到旋轉(zhuǎn)過程中激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的絕對角速度ω_b：

ωb=θ·00;]]>

其中，為旋轉(zhuǎn)角速度；

5）假設(shè)激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的橫滾角γ和方位角ψ保持不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的俯仰角θ，得到激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)坐標(biāo)系和當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系之間的新的方向余弦矩陣

Cb′LL=1000cosθ-sinθ0sinθcosθ;]]>

6）根據(jù)激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差模型和絕對角速度ω_b，得到：

δωbx=βx+βxxθ·δωby=βy+βyxθ·δωbz=βz+βzxθ·;]]>

7）將陀螺誤差從激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系，得到：

δωEδωNδωUp=Cb′LLδωbxδωbyδωbz=δωxbδωybcosθ-δωzbsinθδωybsinθ+δωzbcosθ;]]>

δω_Up為轉(zhuǎn)動(dòng)軸向敏感陀螺的輸出；為絕對角速度ω_b在激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)坐標(biāo)系中的投影；

8）將步驟6）的公式代入步驟7）的公式中，得到陀螺誤差在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的投影為：

δωE=βx+βxxθ·δωN=βycosθ+βyxθ·cosθ-βzsinθ-βzxθ·sinθ;]]>

δω_E為轉(zhuǎn)動(dòng)后東向陀螺的輸出、δω_N為轉(zhuǎn)動(dòng)后北向陀螺的輸出；

9）對步驟8）的公式積分，得到：

∫0tδωEdt=βxt+βxxθ;]]>

∫0tδωNdt=βyθ·sinθ+βyzsinθ+βzθ·(cosθ-1)+βzx(cosθ-1).]]>