[發(fā)明專利]一種光纖慣組數(shù)字坐標(biāo)系與結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系誤差標(biāo)定試驗(yàn)設(shè)備及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110723540.2
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113483784B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁會(huì)彬;羅哲宇;劉帆;李剛
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢虹星科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發(fā)明公開了一種慣測組合數(shù)字坐標(biāo)系與結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系誤差標(biāo)定試驗(yàn)方法及設(shè)備，該設(shè)備包括：底座；設(shè)于所述底座上的兩支撐架；分別設(shè)于所述兩支撐架上的兩橫向轉(zhuǎn)軸；左右兩端分別與所述兩橫向轉(zhuǎn)軸連接的箱體；固定地設(shè)于所述箱體內(nèi)壁的固定座；固定座上設(shè)有縱向轉(zhuǎn)軸；與所述縱向轉(zhuǎn)軸固定連接的用于安裝慣測組合的安放臺(tái)面；與溫箱連接的溫度控制柜；分別與所述兩橫向轉(zhuǎn)軸和縱向轉(zhuǎn)軸連接的驅(qū)動(dòng)裝置；通過CAN總線與所述慣測組合連接的慣測組合測試裝置；以及分別與驅(qū)動(dòng)裝置和慣測組合測試裝置連接的測控柜。通過本發(fā)明進(jìn)行慣測組合數(shù)字坐標(biāo)系與結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系誤差標(biāo)定，具有測試簡單、結(jié)果準(zhǔn)確、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖慣組數(shù)字坐標(biāo)系與結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系的誤差標(biāo)定方法，屬于慣組測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖慣組主要由3個(gè)光纖陀螺、3個(gè)加速度計(jì)、轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和相關(guān)電路組成，主要用于敏感載體運(yùn)動(dòng)中的角速度和加速度，經(jīng)過導(dǎo)航計(jì)算，得到載體運(yùn)動(dòng)的姿態(tài)和位置信息。

光纖慣組坐標(biāo)系分為兩種，分別為數(shù)字坐標(biāo)系和結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系。其中數(shù)字坐標(biāo)系是慣組內(nèi)部的虛擬基準(zhǔn)，慣組的標(biāo)定參數(shù)是建立在自身數(shù)字坐標(biāo)系(加速度計(jì)坐標(biāo)系)基礎(chǔ)上的。結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系是慣組外部的結(jié)構(gòu)安裝基準(zhǔn)，有精準(zhǔn)的側(cè)靠面和水平安裝面，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)坐標(biāo)系之間的統(tǒng)一。在系統(tǒng)應(yīng)用中采用慣組標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行導(dǎo)航計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的姿態(tài)和位置結(jié)果，發(fā)送控制指令，控制舵機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，按照預(yù)定軌道進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。由于慣組參數(shù)是建立在數(shù)字坐標(biāo)系基礎(chǔ)上的，而舵機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)部件是和慣組結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系對應(yīng)的，因此為保證閉環(huán)控制精度，數(shù)字坐標(biāo)系和結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系理論上應(yīng)完全一致。

光纖慣組數(shù)字坐標(biāo)系是建立在內(nèi)部三個(gè)正交方向加速度計(jì)敏感軸上的，一旦加速度計(jì)在內(nèi)部本體上安裝到位，則數(shù)字坐標(biāo)系就已相對確定。然后，本體再通過轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)等轉(zhuǎn)接安裝到外部法蘭上，最后整機(jī)一起安裝到系統(tǒng)支架上。安裝法蘭作為光纖慣組的結(jié)構(gòu)載體和外部結(jié)構(gòu)接口，有水平和豎直安裝基面，通過貼合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支架的基準(zhǔn)面安裝，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)坐標(biāo)系的統(tǒng)一和固定，即慣組結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系是建立在外部安裝法蘭上的。由于不同加速度計(jì)的軸向偏差不同，因此每套產(chǎn)品的數(shù)字坐標(biāo)系是不相同的，而建立在安裝法蘭上的結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系，是通過結(jié)構(gòu)精密加工保證的，不同產(chǎn)品之間差異基本可以忽略。

由于每套產(chǎn)品的數(shù)字坐標(biāo)系不同，二結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系基本相同，因此兩個(gè)坐標(biāo)系存在一定的偏差，需要進(jìn)行測試補(bǔ)償，來減小對導(dǎo)航和閉環(huán)控制精度的影響。對坐標(biāo)系偏差的機(jī)理進(jìn)行分析，主要受加速度計(jì)軸向不同，同時(shí)還受結(jié)構(gòu)加工精度、轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)裝配精度等誤差的影響，因此，為保證標(biāo)定偏差值的精度，需要一套精密的測試設(shè)備和方法。目前，國內(nèi)外在坐標(biāo)系之間的標(biāo)定方法主要集中在慣組數(shù)字坐標(biāo)系與外部坐標(biāo)系信息之間的標(biāo)定，即產(chǎn)品安裝在系統(tǒng)之后，在系統(tǒng)上進(jìn)行坐標(biāo)系誤差的標(biāo)定，涉及工作量大，標(biāo)定復(fù)雜，若慣組更換后需重新在系統(tǒng)上進(jìn)行標(biāo)定，不利于整體的維護(hù)保障。經(jīng)查詢專利文檔和資料，發(fā)明專利《一種單軸調(diào)制激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)多坐標(biāo)系標(biāo)定方法》公開了一種單軸調(diào)制激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)多坐標(biāo)系標(biāo)定方法。該方法IMU在大理石上安裝貼合基準(zhǔn)面，進(jìn)行長時(shí)間通電測試，然后通過標(biāo)校軟件進(jìn)行歐拉角計(jì)算，得到IMU的初始姿態(tài)；再通過外部經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)IMU的外部棱鏡，得到初始方位角，實(shí)現(xiàn)水平基面、方位棱鏡坐標(biāo)系與慣導(dǎo)坐標(biāo)系誤差的標(biāo)定，避免了更換IMU后繁雜的標(biāo)校工作。

該方法方位基準(zhǔn)建立在棱鏡上，需要外部經(jīng)緯儀進(jìn)行瞄準(zhǔn)，若產(chǎn)品未安裝棱鏡，則無法有效標(biāo)校航向角的偏差。同時(shí)產(chǎn)品內(nèi)部航向軸是通過算法對準(zhǔn)計(jì)算而來，受外部環(huán)境和內(nèi)部參數(shù)影響較大，需要較長時(shí)間才能得到較高的精度，測試的效率和精度有限。因此，本發(fā)明提出了一種基于轉(zhuǎn)臺(tái)的光纖慣組坐標(biāo)系誤差標(biāo)定方法，無需外部瞄準(zhǔn)棱鏡，通過轉(zhuǎn)臺(tái)幾個(gè)位置的轉(zhuǎn)動(dòng)可以快速得到坐標(biāo)系偏差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用中的不足之處，提供一種光纖慣組數(shù)字坐標(biāo)系與結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系誤差標(biāo)定試驗(yàn)設(shè)備及方法，該方法不需要外部瞄準(zhǔn)設(shè)備配合，能為未安裝棱鏡產(chǎn)品進(jìn)行坐標(biāo)系偏差測試，同時(shí)測試流程簡單，測試時(shí)間與測試精度無相關(guān)性。