[發(fā)明專利]一種基于重力矢量測(cè)量的慣性平臺(tái)搖擺動(dòng)態(tài)精度測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010699425.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN111947684B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜?dú)g;趙軍虎;張金云;石濤;包詩林
• 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: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

一種基于重力矢量測(cè)量的慣性平臺(tái)搖擺動(dòng)態(tài)精度測(cè)試方法，通過石英加速度計(jì)測(cè)量重力矢量，以重力矢量在臺(tái)體上的投影角來反映平臺(tái)臺(tái)體的姿態(tài)變化；搖擺過程中，慣性平臺(tái)臺(tái)體穩(wěn)定在慣性空間，通過搖擺過程中水平方向石英加速度計(jì)比力輸出解算慣性平臺(tái)水平方向的漂移，同時(shí)根據(jù)測(cè)量方法誤差及石英加速度計(jì)輸出特性設(shè)計(jì)取值窗口，通過計(jì)算慣性平臺(tái)動(dòng)靜差得到慣性平臺(tái)搖擺動(dòng)態(tài)精度。在一種慣性平臺(tái)臺(tái)體姿態(tài)下只能測(cè)量慣性平臺(tái)水平兩個(gè)方向，方位軸的漂移無法觀測(cè)，因此通過位置搖擺臺(tái)實(shí)現(xiàn)慣性平臺(tái)基座轉(zhuǎn)位，依次設(shè)計(jì)慣性平臺(tái)豎直狀態(tài)和慣性平臺(tái)水平狀態(tài)的搖擺模式，解決方位軸的觀測(cè)問題，排除多種非產(chǎn)品因素引起的誤差，對(duì)慣性平臺(tái)的搖擺性能評(píng)價(jià)準(zhǔn)確高效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于重力矢量測(cè)量的慣性平臺(tái)搖擺動(dòng)態(tài)精度測(cè)試方法，屬于慣性平臺(tái)系統(tǒng)測(cè)試方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

慣性平臺(tái)是測(cè)量載體姿態(tài)信息和視加速度的一種穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，由陀螺儀、平臺(tái)臺(tái)體、框架系統(tǒng)和穩(wěn)定回路組成。安裝在臺(tái)體上的陀螺儀敏感臺(tái)體相對(duì)慣性空間的角速度，并通過穩(wěn)定回路進(jìn)行控制，使平臺(tái)臺(tái)體在慣性空間中保持穩(wěn)定。平臺(tái)基座作周期性角運(yùn)動(dòng)時(shí)，平臺(tái)臺(tái)體的角位置將含有動(dòng)態(tài)誤差，搖擺測(cè)試的目的是評(píng)估平臺(tái)系統(tǒng)在三軸搖擺的角動(dòng)態(tài)條件下，平臺(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制性能。只有采用的搖擺評(píng)估方法盡可能排除非產(chǎn)品因素引起的誤差影響，才能更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定與高效地評(píng)估慣性平臺(tái)的動(dòng)態(tài)性能。

當(dāng)前慣性平臺(tái)采用的搖擺動(dòng)態(tài)精度測(cè)試方法，以速率搖擺臺(tái)為角動(dòng)態(tài)激勵(lì)設(shè)備，以平臺(tái)軸端的框架角為觀測(cè)量進(jìn)行搖擺漂移的測(cè)量計(jì)算。該方法基于框架角小角度漂移曲線線性的特點(diǎn)，框架角的漂移即近似表征慣性平臺(tái)系統(tǒng)的漂移。當(dāng)前搖擺漂移測(cè)試方法的搖擺超差比例很高，特別是對(duì)于方位鎖定軸。搖擺時(shí)平臺(tái)工作為隨動(dòng)模式，方位軸采用框架鎖定模式，水平兩軸采用調(diào)平模式，平臺(tái)基座與搖擺臺(tái)直接固連。由于搖擺臺(tái)存在回零誤差，試驗(yàn)時(shí)水平軸可以通過調(diào)平時(shí)的初始零位補(bǔ)償降低超差，但隨動(dòng)軸采用框架角鎖零模式，無法識(shí)別搖擺臺(tái)回零誤差大小，因此鎖定軸超差比例較高。

此外，搖擺試驗(yàn)中人工拔插定位銷會(huì)引起框架角曲線變化不一致，計(jì)算時(shí)不能固定化窗口取值，進(jìn)一步增大了其方法誤差影響。當(dāng)前10分鐘搖擺測(cè)試時(shí)間中，該方法誤差對(duì)搖擺漂移結(jié)果的影響最大會(huì)超過0.01°/h。因此，當(dāng)前慣性平臺(tái)搖擺評(píng)估方法受非產(chǎn)品因素的誤差影響明顯，并在本質(zhì)上無法解決方位鎖定軸的補(bǔ)償問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有評(píng)估方法的方法誤差大、易受非產(chǎn)品因素影響等不足之處，提出一種基于重力矢量測(cè)量的慣性平臺(tái)搖擺動(dòng)態(tài)精度測(cè)試方法，解決慣性平臺(tái)系統(tǒng)搖擺動(dòng)態(tài)精度長期超差的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

一種基于重力矢量測(cè)量的慣性平臺(tái)搖擺動(dòng)態(tài)精度測(cè)試方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)置搖擺試驗(yàn)環(huán)境；

(2)進(jìn)行慣性平臺(tái)豎直狀態(tài)下的搖擺試驗(yàn)；

(3)進(jìn)行慣性平臺(tái)水平狀態(tài)下的搖擺試驗(yàn)；

(4)計(jì)算慣性平臺(tái)空間穩(wěn)定狀態(tài)的重力矢量輸出；

(5)基于重力矢量輸出對(duì)慣性平臺(tái)進(jìn)行姿態(tài)解算；

(6)通過固定窗口取值的方式計(jì)算慣性平臺(tái)的搖擺漂移率。

進(jìn)一步的，所述設(shè)置搖擺試驗(yàn)環(huán)境，具體為：選擇位置搖擺臺(tái)進(jìn)行搖擺試驗(yàn)，將慣性平臺(tái)放置在位置搖擺臺(tái)上，慣性平臺(tái)安裝好后上電，根據(jù)陀螺儀與石英加速度計(jì)的精度穩(wěn)定時(shí)間要求，使慣性平臺(tái)穩(wěn)定；搖擺臺(tái)內(nèi)環(huán)、中環(huán)和外環(huán)按照搖擺試驗(yàn)條件進(jìn)行設(shè)置，搖擺試驗(yàn)條件包括：設(shè)置三個(gè)環(huán)按同一頻率、同一幅度的正弦波形搖擺，相鄰二軸間的相位差相同。

進(jìn)一步的，頻率值設(shè)置為1Hz，幅度設(shè)置為6±0.5°，相鄰二軸間的相位差不大于45°。