[發明專利]一種慣導系統的陀螺和加速度計刻度系數非對稱性誤差標定方法

在審

• 申請號: 202111102017.4
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113970344A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 高鵬宇;劉偉;朱錦成;董彪
• 申請（專利權）人: 中船航海科技有限責任公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 上海智力專利商標事務所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

1.一種慣導系統的陀螺和加速度計刻度系數非對稱性誤差標定方法，其特征在于，該方法包括有如下步驟：

步驟一、選取誤差變量，推導狀態方程；

步驟二、選取量測變量，推導量測方程；

步驟三、設計用于標定的轉臺框架旋轉策略；

步驟四、慣導系統安裝在轉臺上，通電預熱；

步驟五、轉臺靜止5～10分鐘，慣導系統完成粗對準；

步驟六、三軸轉臺按設計的策略旋轉，慣導系統開始導航，記錄導航過程中的速度、位置輸出，以及轉臺的轉角輸出；

步驟七、通過卡爾曼濾波實現陀螺和加速度計刻度系數非對稱性誤差和其他誤差參數的標定。

2.根據權利要求1所述的一種慣導系統的陀螺和加速度計刻度系數非對稱性誤差標定方法，其特征在于，所述步驟一中的誤差變量選擇如下：

其中，φ_E0,φ_N0,φ_U0為初始東向、北向、天向平臺偏角，Δφ_E,Δφ_N,Δφ_U為導航過程中變化的東向、北向、天向平臺偏角，δV_E,δV_N,δV_U為東向、北向、天向速度誤差，δL,δλ,δh為緯度、精度、高度誤差，ε_x,ε_y,ε_z為常值陀螺漂移，為常值加速度計零偏，Δk_gx,Δk_gy,Δk_gz,Δk_ax,Δk_ay,Δk_az為陀螺和加速度計的刻度系數誤差，S_gxy,S_gxz,S_gyx,S_gyz,S_gzx,S_gzy,S_ayz,S_azx,S_azy為陀螺和加速度計的安裝偏角誤差，為陀螺和加速度計的刻度系數非對稱性誤差，

標定過程中的狀態方程如下式所示：

其中ω_ie,g分別代表地球自轉角速度和重力加速度，ε_E,ε_N,ε_U等效的東向、北向、天向陀螺漂移，表示等效的東向、北向、天向加計零偏，其表達式分別為：

其中ω_x,ω_y,ω_z代表陀螺輸出的角速度，f_x,f_y,f_z代表加速度計輸出的加速度，代表慣導系統相對于地理坐標系的姿態角，sign(x)代表符號函數，定義如下：

3.根據權利要求1所述的一種慣導系統的陀螺和加速度計刻度系數非對稱性誤差標定方法，其特征在于，所述步驟三中的量測變量選擇如下：

Z＝[Δφ_E Δφ_N Δφ_U δV_E δV_N δV_U δL δλ δh]^T (7)

由于誤差標定在靜基座環境下進行，速度輸出即為速度誤差，位置輸出扣除初值即為位置誤差，

將慣導系統安裝在三軸轉臺上，其輸出的姿態矩陣是而通過轉臺的框架角可以構建姿態矩陣表達式如下：

其中分別代表三軸轉臺的內框、中框和外框轉角，

在此基礎上，記其初值可表示為其中由慣導系統粗對準獲取，Δφ_E,Δφ_N,Δφ_U的量測方程可表示為：

其中Φ(i,j)代表矩陣的具體元素。