[發明專利]一種基于慣組的激光多普勒測速儀的在線標定方法和裝置

在審

• 申請號: 202110422583.7
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113092822A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 席崇賓;周健;王琦;聶曉明;黃榮;向志毅;陳蘭劍;程吉利
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01P21/02
• 分類號: G01P21/02;G01C25/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請涉及一種基于慣組的激光多普勒測速儀的在線標定方法和裝置。所述方法包括：在初始時段使用慣導數據、基于參數解析法對激光多普勒測速儀的安裝角和發射傾角進行粗標定，建立組合導航系統的狀態方程，以激光多普勒測速儀的速度誤差和慣性導航設備的速度誤差的差值為觀測量建立觀測方程，得到激光多普勒測速儀的安裝角誤差估計值和發射角誤差估計值，并對應補償粗標定值，得到高精度的激光多普勒測速儀的在線標定結果。本方法充分利用了慣性導航設備的特點，不依賴衛星導航系統實時對激光測速儀進行在線高精度標定，降低了設備成本，具有自主性高、環境適應性好等特點，能提高載體的機動性。

技術領域

本申請涉及組合導航技術領域，特別是涉及一種基于慣組的激光多普勒測速儀的在線標定方法和裝置。

背景技術

在由捷聯慣性導航設備(SINS)和激光多普勒測速儀(LDV)構成的組合導航系統中，需要對LDV的比例因子及安裝角進行標定。對于LDV的比例因子，傳統的標定方法是在實驗室條件下利用具有固定轉速的轉盤、滾筒等作為標準速度源，通過將由測速儀所得到的速度與標準速度進行對比實現對LDV比例因子的標定，然后再將測速儀與慣性導航設備一起安裝在測量載體上。這種線下標定方法雖然標定精度高，但無法保證在運動載體原有作業基礎上完成對測速儀比例因子的標定，不能滿足運動載體的機動性要求。另外在測速儀的安裝過程中會產生安裝角，而線下標定方法無法對安裝角進行標定，而且測速儀的比例因子取決于發射傾角的大小，如果安裝過程中測速儀的發射傾角與設計角度有偏差也會導致測速儀的實際比例因子與在實驗室條件下標定所得到的比例因子不同，因此對測速儀的安裝精度提出了很高的要求。

現有的在線標定方法主要利用GPS、北斗等衛星定位技術對LDV進行標定，將衛星導航所得到的速度作為基準速度，然后利用Kalman濾波或最小二乘法對LDV的安裝角及比例因子進行標定。這種標定方法能夠利用外界的準確信息，實時有效地對測速儀進行標定，標定精度高，提高導航定位精度。但衛星定位技術屬于非自主的導航方式，而且受外界環境影響較大，在隧道、山區等遮擋嚴重的區域，衛星導航信號容易丟失，導致在線標定精度下降。另外在一些特殊的應用場合禁止使用衛星導航系統，無法從外界獲取精確的速度信息作為標定基準。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠在線高精度標定激光多普勒測速儀的基于慣組的激光多普勒測速儀的在線標定方法和裝置。

一種基于慣組的激光多普勒測速儀的在線標定方法，包括：

在預設的初始時段獲取慣性導航設備的慣導數據，基于參數解析法根據慣導數據得到激光多普勒測速儀的安裝角粗標定值和發射傾角粗標定值。

建立組合導航系統的狀態方程，以激光多普勒測速儀的速度誤差和慣性導航設備的速度誤差的差值為觀測量建立觀測方程，通過Kalman濾波得到激光多普勒測速儀的安裝角誤差估計值和發射角誤差估計值。組合導航系統由慣性導航設備和激光多普勒測速儀組成。

根據安裝角誤差估計值和發射角誤差估計值對應補償安裝角粗標定值和發射傾角粗標定值，得到對激光多普勒測速儀的在線標定結果。

其中一個實施例中，得到對激光多普勒測速儀的在線標定結果的步驟之后，還包括：

基于狀態方程和觀測方程，通過Kalman濾波得到慣性導航設備的導航參數誤差估計值。導航參數誤差估計值包括：姿態誤差估計值、速度誤差估計值、位置誤差估計值、陀螺零偏估計值和加表零偏估計值。

根據導航參數誤差估計值對應補償慣性導航設備的導航參數。

其中一個實施例中，建立組合導航系統的狀態方程的步驟包括：

建立慣性導航設備的純慣性誤差模型，以及建立激光多普勒測速儀的速度誤差模型。

根據純慣性誤差模型和速度誤差模型，得到Kalman濾波的狀態方程。