[發明專利]一種斜置冗余慣導系統標定誤差模型建模方法

有效

• 申請號: 201611121786.8
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106767917B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 高春峰;龍興武;魏國;王琦;李耿;應智慧
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

1.一種斜置冗余慣導系統標定誤差模型建模方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1針對斜置冗余系統不同配置方案進行分析，得到系統的配置矩陣和變換矩陣：

在非正交配置的系統中，慣性原件敏感得到的信息需要先投影到慣導系統的載體系再進行解算，設冗余慣導系統的冗余度為n，即系統由n個陀螺和n個加速度計組成，n≥3，則n冗余度的斜置冗余慣導系統中，陀螺輸出為：

ω^s表示器件系s系中的角增量真值，表示第i個陀螺在器件系s系的角增量真值，i＝1,2，…，n；

加速度計輸出為：

f^s表示s系中的速度增量真值，f_i^s表示第i個加速度計在s系的速度增量真值，i＝1,2，…，n；

在b系中，載體系右、前、上三個方向的角增量和速度增量分別為可得測量方程：

其中陀螺和加速度計的配置矩陣H_g,H_f為n×3階的矩陣，可得變換矩陣M_g,M_f，M＝(H^TH)^-1H^T)；

S2對斜置冗余慣導系統的分立式標定誤差模型進行分析：

慣性器件的測量誤差主要由以下三部分構成：

a常值零偏

陀螺和加速度計的常值零偏ε，為：

ε＝[ε₁ ε₂ … ε_n]^T，ε_i表示第i個陀螺的常值零偏

表示第i個加速度計的常值零偏

b標度因數誤差

由于標度因數不準確引入的誤差即為器件的標度因數誤差，陀螺和加速度計的標度因數誤差ΔΚ_g，ΔΚ_f為：

表示第i個陀螺的標度因數誤差

表示第i個加速度計的標度因數誤差

c安裝誤差

斜置冗余慣導系統與傳統正交系統相同，不可避免地存在安裝誤差，導致實際配置矩陣與理論值H產生誤差：

其中：

β_i為第i個慣性器件的安裝軸h_i與載體系x_b-y_b平面的夾角，α_i為安裝軸h_i在b系x_b-y_b平面投影與x_b軸的夾角，δα_i和δβ_i為第i個慣性器件實際軸向和理論軸向的誤差角，δα為δα_i構成的對角矩陣，δβ為δβ_i構成的對角矩陣，P為α_i角誤差的變換矩陣，Q為β_i角誤差的變換矩陣；綜合常值零偏、標度因數誤差和安裝誤差，可得冗余系統的陀螺實際輸出如下：

上式中為陀螺s系中敏感的角增量，該角增量有誤差，K_g為陀螺的標度因數，為陀螺在b系中的脈沖輸出，ε^s為陀螺在s系的常值零偏，H_g為陀螺的配置矩陣，G_g為陀螺的安裝誤差矩陣；

冗余系統加速度計的實際輸出如下：

上式中為加速度計在s系中敏感的角增量，該角增量有誤差，K_f為加速度計的標度因數，為加速度計在b系中的脈沖輸出，為加速度計在s系的常值零偏，H_f為加速度計的配置矩陣，G_f為加速度計的安裝誤差矩陣；

綜上可得，在s系中陀螺和加速度計的分立式標定誤差模型δω^s，δf^s：

S3對斜置冗余慣導系統的系統級標定誤差建模進行分析：

在分立式標定完成后，各器件的標度因數誤差和安裝誤差均為小值，可以認為采用分立式標定后的配置矩陣轉換后的系統輸出在一個非常接近系統載體系的偽b系，因此在b系到s系的n×3階的安裝誤差可以簡化成偽b系和b系之間的3×3階的安裝誤差角，器件的標度因數誤差還是以每個器件單獨的標度因數來分析，可得陀螺在b系中的系統級標定的誤差模型δω^b：

其中M_g為陀螺的變換矩陣，認為是無誤差的，為陀螺在s系中的脈沖輸出，為陀螺輸出在偽b系和b系的安裝誤差矩陣；

同樣可得加速度計在b系中的系統級標定的誤差模型δf^b：

其中M_f為加速度計的變換矩陣，認為是無誤差的，為加速度計在s系中的脈沖輸出，為加速度計輸出在偽b系和b系的安裝誤差矩陣。