[發明專利]一種冗余式慣性測量單元故障補位陀螺儀標定方法

在審

• 申請號: 202111425854.0
• 申請日: 2021-11-27
• 公開（公告）號: CN114235006A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 劉萍;劉士忠;成冬冬;余秀;王肖建
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G06F30/20
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 唐敏

1.一種冗余式慣性測量單元故障補位陀螺儀標定方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：確定待標定的補位陀螺儀的數量及其序號；

步驟二：構建故障補位陀螺儀標定模型；

步驟三：構建狀態空間模型，確定初始參數；

步驟四：建立序貫自適應擴展卡爾曼濾波算法，估計待標定參數；

步驟五：將估計得到的參數根據補償模型標定陀螺儀，得到精確的角速度輸出。

2.如權利要求1所述的冗余式慣性測量單元故障補位陀螺儀標定方法，其特征在于，步驟四中的所述待標定參數包括零偏、標度因數誤差和安裝誤差。

3.如權利要求1所述的冗余式慣性測量單元故障補位陀螺儀標定方法，其特征在于，步驟二中所述故障部位陀螺儀標定模型為：

W(H^TFH)^-1H^TFωⁱ-ω_m＝(KW+θ_yU+θ_xV-Kθ_yU-Kθ_xV)(H^TFH)^-1H^TFωⁱ+b+ε

其中，H為冗余式慣性測量單元的冗余配置矩陣，U＝[u₁ u₂…u_m]^T，V＝[v₁ v₂…v_m]^T，W＝[w₁ w₂…w_m]^T為坐標轉換矩陣，u_i、v_i和w_i與冗余式慣性測量單元的配置方式相關，b＝[b₁b₂…b_m]^T為待標定補位陀螺儀零偏，K＝diag([k₁ k₂…k_m])為補位陀螺儀標度因數誤差矩陣，θ_x＝diag([θ_x1 θ_x2…θ_xm])，θ_y＝diag([θ_y1 θ_y2…θ_ym])為補位陀螺儀安裝誤差矩陣，n為冗余式慣性測量單元中陀螺儀的總數量，m為待標定故障補位陀螺儀數量，且m≤n-3，ωⁱ為無故障陀螺儀輸出，F為故障矩陣，在第i個傳感器發生故障時，故障矩陣的第i行和第i列元素為零，ε為陀螺儀噪聲矩陣，ω_m＝[ω₁ ω₂…ω_m]^T為補位陀螺儀輸出的角速度。

4.如權利要求1所述的冗余式慣性測量單元故障補位陀螺儀標定方法，其特征在于，步驟四中所述狀態空間模型包含狀態方程和量測方程，所述狀態方程為：

x_k+1＝x_k

其中，x＝[b k θ_x θ_y]^T，b為所有待標定補位陀螺儀的零偏，k為所有待標定補位陀螺儀的標度因數誤差，θ_x和θ_y為所有待標定補位陀螺儀的安裝誤差；

所述量測方程為：

z_k+1＝(KW+θ_yU+θ_xV-Kθ_yU-Kθ_xV)·(H^TFH)^-1H^TFωⁱ+b+ε

其中，z_k+1＝W(H^TFH)^-1H^TFωⁱ-ω_m為量測量。