[發(fā)明專利]一種陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離與補(bǔ)償方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111045640.0
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113865585B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏宗康;周姣
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

本發(fā)明公開了一種陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離與補(bǔ)償方法和系統(tǒng)，該方法包括：建立陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離測試系統(tǒng)；基于建立的陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離測試系統(tǒng)，進(jìn)行陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離測試，得到測試結(jié)果；根據(jù)測試結(jié)果，結(jié)合陀螺儀組合誤差模型，分離出陀螺儀組合的各項(xiàng)誤差系數(shù)；根據(jù)分離出的陀螺儀組合的各項(xiàng)誤差系數(shù)，對參與導(dǎo)航解算的陀螺儀組合誤差進(jìn)行修正，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對慣性導(dǎo)航陀螺儀測量誤差的補(bǔ)償。本發(fā)明可分離出陀螺儀組合的各項(xiàng)誤差系數(shù)，通過誤差補(bǔ)償提高了陀螺儀組合的測量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離與補(bǔ)償方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

慣性導(dǎo)航廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、飛機(jī)、艦船和兵器等領(lǐng)域，主要作用是實(shí)時確定載體相對導(dǎo)航系的位置、速度和姿態(tài)信息。在實(shí)現(xiàn)上述導(dǎo)航功能的過程中，陀螺儀組合的精度直接決定了姿態(tài)解算的精度，加速度計組合的精度直接決定了位置和速度的精度。為實(shí)現(xiàn)高精度的導(dǎo)航，必須從硬件上提高慣性器件的精度，但由于牽涉到材料、工藝等基礎(chǔ)學(xué)科，難以在短期內(nèi)較大幅度提高慣性器件的精度。而采取誤差補(bǔ)償?shù)姆椒稍诙唐趦?nèi)顯著提高慣性器件的使用精度。

誤差補(bǔ)償?shù)那疤釛l件是標(biāo)定出誤差系數(shù)。目前，基于重力場多位置翻滾試驗(yàn)只能分離出加速度計組合的零偏和標(biāo)度因數(shù)等低階誤差項(xiàng)，而分離的二次項(xiàng)、奇二次項(xiàng)、交叉耦合項(xiàng)等高階誤差項(xiàng)置信度較低。為此，開展基于離心機(jī)大過載激勵的高階誤差項(xiàng)分離方法是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

采用離心機(jī)分離慣性器件誤差系數(shù)時，要求具有高精度的離心機(jī)。在目前公開的資料上，都是以離心機(jī)的加速度作為慣性器件誤差分離的基準(zhǔn)。離心機(jī)的基本原理是單軸速率轉(zhuǎn)臺，在離心機(jī)桿臂轉(zhuǎn)動過程中，會產(chǎn)生向心加速度。當(dāng)要求常值向心加速度時，就要求離心機(jī)的轉(zhuǎn)動速度非常平穩(wěn)。

《慣性器件(下)》(中國宇航出版社)中625～630頁中，介紹了單表級(比如，石英加速度計、陀螺加速度計等)的離心機(jī)試驗(yàn)，但沒有陀螺儀的離心機(jī)測試方法，也沒有系統(tǒng)級的離心機(jī)測試方法。因此，雖然離心機(jī)可激勵出大過載，但是否能分離出慣性測量系統(tǒng)所有的高階誤差項(xiàng)尚不可知，所以，如何通過離心機(jī)上有效地分離出高精度慣性器件的所有誤差系數(shù)是一個關(guān)鍵技術(shù)。

為此，需要研究一種基于離心機(jī)大過載激勵的慣性測量系統(tǒng)中的陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離方法，以便通過誤差補(bǔ)償提高慣性器件的使用精度，進(jìn)而提高慣性導(dǎo)航的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離與補(bǔ)償方法和系統(tǒng)，可分離出陀螺儀組合的各項(xiàng)誤差系數(shù)，通過誤差補(bǔ)償提高了陀螺儀組合的測量精度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離與補(bǔ)償方法，包括：

建立陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離測試系統(tǒng)；

基于建立的陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離測試系統(tǒng)，進(jìn)行陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離測試，得到測試結(jié)果；

根據(jù)測試結(jié)果，結(jié)合陀螺儀組合誤差模型，分離出陀螺儀組合的各項(xiàng)誤差系數(shù)；

根據(jù)分離出的陀螺儀組合的各項(xiàng)誤差系數(shù)，對參與導(dǎo)航解算的陀螺儀組合誤差進(jìn)行修正，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對慣性導(dǎo)航陀螺儀測量誤差的補(bǔ)償。

在上述陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離與補(bǔ)償方法中，建立陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離測試系統(tǒng)，包括：

將離心機(jī)桿臂安裝在基座上，將反轉(zhuǎn)平臺安裝在離心機(jī)桿臂的一端，將配重安裝在離心機(jī)桿臂的另一端，構(gòu)建得到陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離測試系統(tǒng)；

離心機(jī)桿臂與基座的連接點(diǎn)為離心機(jī)桿臂的中心；

配重，用于平衡反轉(zhuǎn)平臺和陀螺儀組合的質(zhì)量和。

在上述陀螺儀組合高階誤差系數(shù)分離與補(bǔ)償方法中，