[發(fā)明專利]一種基于導(dǎo)航基準(zhǔn)系的三框架四軸慣性平臺(tái)誤差標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410178830.3
• 申請(qǐng)日: 2014-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN103983276B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉靜;朱志剛;王汀;閆祿;郭宗本
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

1.一種基于導(dǎo)航基準(zhǔn)系的三框架四軸慣性平臺(tái)誤差標(biāo)定方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)以X加速度計(jì)輸入軸作為基準(zhǔn)軸，建立平臺(tái)系統(tǒng)標(biāo)定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系OXYZ，其中OX軸與X加速度計(jì)的輸入軸重合，OY軸位于OX軸和OYA確定的平面內(nèi)，并與OX軸垂直，OZ軸由右手定則確定；

(2)在此基準(zhǔn)坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，建立包括加速度計(jì)安裝誤差在內(nèi)的平臺(tái)系統(tǒng)加速度計(jì)輸出誤差模型；

考慮到加速度計(jì)的安裝誤差以及零次項(xiàng)、一次項(xiàng)誤差系數(shù)，加速度計(jì)的誤差模型為：

ΔaxΔayΔaz=k0xk0yk0z+Δxx00ΔyxΔyy0ΔzxΔzyΔzz·axayaz]]>

式中，[Δa_xΔa_yΔa_z]^T為X、Y、Z加速度計(jì)的測(cè)量誤差，[a_x?a_y?a_z]^T表示基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的真實(shí)加速度矢量，[k_0x?k_0y?k_0z]^T為X、Y、Z加速度計(jì)的零次項(xiàng)誤差，Δ_yx表示Y加速度計(jì)相對(duì)X加速度計(jì)的垂直偏角，Δ_zx表示Z加速度計(jì)相對(duì)X加速度計(jì)的垂直偏角，Δ_zy表示Z加速度計(jì)相對(duì)Y加速度計(jì)的垂直偏角；[Δ_xxΔ_yyΔ_zz]^T表示X、Y、Z加速度計(jì)的比力SF誤差；

(3)在此基準(zhǔn)坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，建立包括陀螺儀力矩器安裝誤差在內(nèi)的陀螺儀漂移誤差模型；

考慮到陀螺儀的零次項(xiàng)和一次項(xiàng)誤差系數(shù)以及陀螺儀力矩器的安裝誤差，平臺(tái)系統(tǒng)的綜合角運(yùn)動(dòng)模型為：

ωgi=Dfi+Σj=xzDijaj,i,j=x,y,z]]>

ω_plx＝(1+δ_xx)·ω_x+δ_xy·ω_y+δ_xz·ω_z+ω_gx

ω_ply＝δ_yx·ω_x+(1+δ_yy)·ω_y+δ_yz·ω_z+ω_gy

ω_plz＝δ_zx·ω_x+δ_zy·ω_y+(1+δ_zz)·ω_z+ω_gz

式中：ω_gi為i陀螺儀的綜合漂移，單位是°/h；

D_fi為i陀螺儀零次項(xiàng)漂移系數(shù)，單位是°/h；

D_ij為i陀螺儀沿平臺(tái)系j向的一次項(xiàng)漂移系數(shù)，單位是(°/h)/(m/s2)；

a_j(j＝x，y，z)為沿平臺(tái)坐標(biāo)系各軸的比力，量綱為m/s2；

[ω_xω_yω_z]^T根據(jù)施加的力矩得到的平臺(tái)的期望角速度；

[ω_plxω_plyω_plz]^T表示平臺(tái)實(shí)際的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；

[δ_xxδ_yyδ_zz]^T表示力矩器系數(shù)誤差；

δ_yx、δ_zx、δ_xy、δ_zy、δ_xz、δ_yz分別表示X、Y、Z陀螺儀力矩器相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的安裝誤差；

(4)在此基準(zhǔn)坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，建立框架角輸出誤差模型；

設(shè)OX_bY_bZ_b系為基座坐標(biāo)系，OX_FY_FZ_F系為隨動(dòng)框架系，OX_oY_oZ_o系為外環(huán)框架系，OX_iY_iZ_i系為內(nèi)環(huán)框架系，OX_pY_pZ_p系為臺(tái)體系，OXYZ為平臺(tái)的基準(zhǔn)坐標(biāo)系；則由于各框架角，即內(nèi)環(huán)、外環(huán)、臺(tái)體和隨動(dòng)環(huán)的框架角有輸出以及各框架角的零位以及安裝的不對(duì)準(zhǔn)誤差造成的各坐標(biāo)系之間在各框架歸零時(shí)不重合；設(shè)θ_x、θ_y、θ_z、θ_x′分別為內(nèi)環(huán)、外環(huán)、臺(tái)體和隨動(dòng)環(huán)的框架角輸出；Δθ_x、Δθ_y、Δθ_z、Δθ_x′為內(nèi)環(huán)、外環(huán)、臺(tái)體和隨動(dòng)環(huán)的框架角的零位誤差，γ_x′y、γ_yx、γ_xz、γ_yz、γ_xzn為內(nèi)環(huán)、外環(huán)、臺(tái)體和隨動(dòng)環(huán)的框架軸安裝的不對(duì)準(zhǔn)誤差，則從平臺(tái)的基準(zhǔn)系n系到基座系b系的轉(zhuǎn)換矩陣的計(jì)算公式如下：

Cnb=c11c12c13c21c22c23c31c32c33]]>

由于各框架角的零位誤差以及安裝的不對(duì)準(zhǔn)誤差為一階小量，因此可以忽略二階以上小量，得到陣的化簡(jiǎn)形式如下：

c₁₁＝cosθ_ycosθ_z-sinθ_xsinθ_ysinθ_z+cosθ_xsinθ_ycosθ_zγ_xz+cosθ_xsinθ_yγ_xzn+cosθ_xcosθ_ysinθ_zγ_yx，

c₁₂＝sinθ_xsinθ_ycosθ_z+cosθ_ysinθ_z+cosθ_xsinθ_ysinθ_zγ_xz-cosθ_xcosθ_ycosθ_zγ_yx-cosθ_xsinθ_yγ_yz，

c₁₃＝-cosθ_xsinθ_y+cosθ_yγ_xz+cosθ_ycosθ_zγ_xzn-sinθ_xsinθ_ysinθ_zγ_xzn-sinθ_xcosθ_yγ_yx-sinθ_xsinθ_ycosθ_zγ_yz-cosθ_ysinθ_zγ_yz，

c₂₁＝-cosθ_xcosθ_x′sinθ_z+sinθ_x′sinθ_ycosθ_z+sinθ_xsinθ_x′cosθ_ysinθ_z-cosθ_x′sinθ_xcosθ_zγ_xz-cosθ_xsinθ_x′cosθ_ycosθ_zγ_xz-cosθ_x′sinθ_xγ_xzn，-sinθ_x′cosθ_xcosθ_yγ_xzn+cosθ_x′cosθ_zγ_yx+cosθ_xsinθ_ysinθ_zsinθ_x′γ_yx

c₂₂＝-cosθ_xcosθ_x′cosθ_z-sinθ_xsinθ_x′cosθ_ycosθ_z+sinθ_x′sinθ_ysinθ_z-cosθ_x′sinθ_xsinθ_zγ_xz-cosθ_xsinθ_x′cosθ_ysinθ_zγ_xz+cosθ_x′sinθ_zγ_yx，-cosθ_xcosθ_ysinθ_zsinθ_x′γ_yx+cosθ_x′sinθ_xγ_yz+sinθ_x′cosθ_xcosθ_yγ_yz

c₂₃＝sinθ_xcosθ_x′+cosθ_xsinθ_x′cosθ_y+sinθ_x′sinθ_yγ_xz-cosθ_x′cosθ_xsinθ_zγ_xzn+sinθ_ysinθ_x′cosθ_zγ_xzn+cosθ_ysinθ_x′sinθ_xsinθ_zγ_xzn-sinθ_xsinθ_ysinθ_x′γ_yx，-sinθ_x′sinθ_ysinθ_zγ_yz-cosθ_x′cosθ_xcosθ_zγ_yz+cosθ_ysinθ_x′sinθ_xcosθ_zγ_yz

c₃₁＝-cosθ_zcosθ_x′sinθ_y+cosθ_x′cosθ_ysinθ_xsinθ_z+cosθ_xsinθ_x′sinθ_z-cosθ_x′cosθ_xcosθ_ycosθ_zγ_xz+sinθ_xsinθ_x′cosθ_zγ_xz-cosθ_x′cosθ_xcosθ_yγ_xzn，+sinθ_x′sinθ_xγ_xzn+cosθ_x′cosθ_xsinθ_ysinθ_zγ_yx-cosθ_zsinθ_x′γ_yx

c₃₂＝-sinθ_xcosθ_ycosθ_x′cosθ_z+cosθ_x′sinθ_ysinθ_z-sinθ_x′cosθ_xcosθ_z-cosθ_x′cosθ_xcosθ_ysinθ_zγ_xz+sinθ_xsinθ_x′sinθ_zγ_xz+sinθ_x′sinθ_zγ_yx，-cosθ_xsinθ_ycosθ_zcosθ_x′γ_yx-sinθ_x′sinθ_xγ_yz+cosθ_x′cosθ_xcosθ_yγ_yz

c₃₃＝-sinθ_xsinθ_x′+cosθ_xcosθ_x′cosθ_y+cosθ_x′sinθ_yγ_xz+cosθ_x′sinθ_ycosθ_zγ_xzn+cosθ_xsinθ_x′sinθ_zγ_xzn+cosθ_ycosθ_x′sinθ_xsinθ_zγ_xzn。+sinθ_x′cosθ_xcosθ_zγ_yz-cosθ_x′sinθ_xsinθ_zγ_yz+cosθ_ycosθ_x′sinθ_xcosθ_zγ_yz

(5)根據(jù)步驟(2)的加速度計(jì)輸出誤差模型、步驟(3)的陀螺儀漂移誤差模型和步驟(4)的框架角輸出誤差模型采用多位置導(dǎo)航的標(biāo)定方法標(biāo)定出加速度計(jì)、陀螺儀和框架角的包括k_0x、k_0y、k_0z、Δ_xx、Δ_yy、Δ_zz、Δ_yx、Δ_zx、Δ_zy、α_x、α_z、γ_xz、γ_xzn、γ_yx、γ_yz、D_fx、D_xx、D_xy、D_xz、D_fy、D_yx、D_yy、D_yz、D_fz、D_zx、D_zy、D_zz、δ_xx、δ_yy、δ_yx、δ_zz、δ_zx、δ_xy、δ_zy、δ_xz、δ_yz在內(nèi)的共計(jì)36項(xiàng)誤差系數(shù)，從而完成三框架四軸慣性平臺(tái)標(biāo)定工作。