[發(fā)明專利]一種慣導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺和加速度計(jì)刻度系數(shù)非對稱性誤差標(biāo)定方法

在審

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• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN113970344A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高鵬宇;劉偉;朱錦成;董彪
• 申請（專利權(quán)）人: 中船航海科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 上海智力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

本發(fā)明公開了一種慣導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺和加速度計(jì)刻度系數(shù)非對稱性誤差標(biāo)定方法，屬于航海領(lǐng)域。該方法步驟如下：選取誤差變量，推導(dǎo)狀態(tài)方程；選取量測變量，推導(dǎo)量測方程；設(shè)計(jì)用于標(biāo)定的轉(zhuǎn)臺(tái)框架旋轉(zhuǎn)策略；慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，通電預(yù)熱；轉(zhuǎn)臺(tái)靜止5分鐘，慣導(dǎo)系統(tǒng)完成粗對準(zhǔn)；三軸轉(zhuǎn)臺(tái)按設(shè)計(jì)的策略旋轉(zhuǎn)，慣導(dǎo)系統(tǒng)開始導(dǎo)航，記錄速度、位置輸出和轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角輸出；通過卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)陀螺和加速度計(jì)刻度系數(shù)非對稱性誤差和其他誤差的標(biāo)定。本發(fā)明的誤差標(biāo)定方法將刻度系數(shù)非對稱性誤差和其他慣導(dǎo)誤差參數(shù)一起標(biāo)定，提高了誤差標(biāo)定的效率，額外加入的由慣導(dǎo)姿態(tài)和轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角聯(lián)合建立的量測信息，提高了誤差收斂的速度和精度，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航海導(dǎo)航領(lǐng)域，特別涉及到一種慣導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺和加速度計(jì)刻度系數(shù)非對稱性誤差標(biāo)定方法。

背景技術(shù)

慣導(dǎo)系統(tǒng)是一種航位推算導(dǎo)航系統(tǒng)，通過陀螺和加速度計(jì)來測量載體相對于空間的角速度和加速度，經(jīng)過積分后給出載體實(shí)時(shí)的位置、速度和姿態(tài)信息，因此慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度很大程度上取決于陀螺和加速度計(jì)的精度，高精度的誤差參數(shù)標(biāo)定是確保慣導(dǎo)高精度導(dǎo)航的重要前提。

一般情況下，慣導(dǎo)系統(tǒng)需要標(biāo)定的誤差參數(shù)包括陀螺漂移、加速度計(jì)零偏、陀螺和加速度計(jì)的刻度系數(shù)誤差、陀螺和加速度計(jì)的安裝偏角誤差等，在對刻度系數(shù)誤差建模時(shí)一般將其視為常值，并未考慮刻度系數(shù)的非對稱誤差(即陀螺或加速度計(jì)在正輸入和負(fù)輸入情況下的刻度系數(shù)不相同)。對于高精度的慣導(dǎo)系統(tǒng)來說，陀螺和加速度計(jì)的刻度系數(shù)非對稱誤差不容忽視，必須精確標(biāo)定和補(bǔ)償。

現(xiàn)有技術(shù)中的慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差標(biāo)定采用分立式標(biāo)定思路，即設(shè)計(jì)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，以陀螺和加速度計(jì)的輸出作為量測實(shí)現(xiàn)誤差參數(shù)分離。這種誤差標(biāo)定方法雖然處理簡單，但是標(biāo)定精度低，而且難以標(biāo)定刻度系數(shù)非對稱誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種慣導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺和加速度計(jì)刻度系數(shù)非對稱性誤差標(biāo)定方法。本發(fā)明的方法用以實(shí)現(xiàn)慣導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺和加速度計(jì)刻度系數(shù)非對稱性誤差和其他誤差參數(shù)的標(biāo)定，要求要具備標(biāo)定時(shí)間短、標(biāo)定精度高等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過誤差參數(shù)標(biāo)定補(bǔ)償后慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航性能得到了進(jìn)一步提升，體現(xiàn)出了較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的解決技術(shù)方案如下：

一種慣導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺和加速度計(jì)刻度系數(shù)非對稱性誤差標(biāo)定方法，步驟如下：

步驟一：選取誤差變量，推導(dǎo)狀態(tài)方程；

步驟二：選取量測變量，推導(dǎo)量測方程；

步驟三：設(shè)計(jì)用于標(biāo)定的轉(zhuǎn)臺(tái)框架旋轉(zhuǎn)策略；

步驟四：將慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，通電預(yù)熱；

步驟五：轉(zhuǎn)臺(tái)靜止5～10分鐘，慣導(dǎo)系統(tǒng)完成粗對準(zhǔn)；

步驟六：三軸轉(zhuǎn)臺(tái)按設(shè)計(jì)的策略旋轉(zhuǎn)，慣導(dǎo)系統(tǒng)開始導(dǎo)航，記錄導(dǎo)航過程中的速度、位置輸出，以及轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)角輸出；

步驟七：通過卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)陀螺和加速度計(jì)刻度系數(shù)非對稱性誤差和其他誤差參數(shù)的標(biāo)定。

進(jìn)一步的，所述步驟一中的誤差變量選擇如下：