[发明专利]微型捷联惯性测量系统的零速校正方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种惯性测量的误差控制技术，具体地说是微型捷联惯性测量系统进行位置测量时的校正误差的方法。

(二)背景技术

惯性测量系统由惯性测量组件和导航计算机组成，它实时地测量车辆、直升机的位置信息。由于其测量精度高、具有实时性，并且测量过程中不需要任何外部信息，也不向外辐射能量，自主性强，所以它被广泛地应用于炮兵的定位、定向和导弹发射的初始对准，大地测量，地质勘探以及管道、电缆铺设等多个领域，具有重要的国防意义和巨大的经济效益。

微型捷联惯性测量系统采用微型惯性测量组合MIMU(包括微型陀螺和微型加速度计)作为其惯性测量组件，并采用了专门的集成电路和嵌入式微型导航计算机。因此，微型捷联惯性测量系统继承了MIMU成本低、体积小、高可靠、抗振动、抗冲击的优点。同时，由于微型陀螺比其它类型陀螺零位误差要大，因此，微型捷联惯性测量系统存在着测量误差漂移大的棘手的问题。

由于目前微型陀螺制造工艺水平的限制，微型捷联惯性测量系统单纯地采用捷联惯性导航算法时，精度是难以提高的。因此，采用零速校正技术来控制误差增长。零速校正载体停车时捷联惯性测量系统的速度误差作为观测量，进而对位置误差进行校正。零速校正的方法有较多，如二次曲线拟合、实时卡尔曼滤波、平滑估计等。二次曲线拟合方法简单，但精度较差。实时卡尔曼滤波应用于零速校正时，校正的精度较高，但方位误差角在停车修正期间难以估计。并且卡尔曼滤波时状态量较多，矩阵计算量大，这会占用大量的导航计算机资源，对导航计算机的性能要求较高。然而采用高性能、计算主频高的导航计算机会增加整个微型捷联惯性测量系统的成本，给工程中的广泛使用带来问题。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在不增加微型捷联惯性测量系统成本的前提下，提高微型捷联惯性测量系统的位置测量精度的微型捷联惯性测量系统的零速校正方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤1：通过外部设备确定载体的初始位置参数与初始速度值；

步骤2：微型捷联惯性测量系统进行初始对准，确定载体相对导航坐标系的初始姿态，得到姿态四元数的初始值；

步骤3：载体按照预先设定的路径进行机动，在更新周期H＝t_m-t_m-1内，采集微型陀螺输出的载体相对于惯性坐标系的角速度ω、微型加速度计输出的载体相对于惯性坐标系的比力f^b；

步骤4：利用步骤3中微型陀螺输出的载体相对于惯性坐标系的角速度ω进行捷联姿态更新，得到载体坐标系b系相对于导航坐标系n系的捷联矩阵T；

步骤5：利用步骤3获得的载体相对于惯性坐标系的比力f^b、步骤4中捷联矩阵T进行速度更新，得到载体的速度值；

步骤6：载体在预先设定的第一个停车时间点t₁停车，此时载体的真实速度为零，微型捷联惯性测量系统的速度输出值即为速度误差δV₁；

步骤7：重复步骤6的过程，在每个停车时间点记录微型捷联惯性测量系统的速度误差，要求停车时间点的个数为三个或三个以上；

步骤8：对量测数据的噪声进行平滑，引入曲线拟合技术，把三个或三个以上停车点的速度误差作为观测量，

δV₁＝a+bcos(υt₁)+csin(υt₁)

δV₂＝a+bcos(υt₂)+csin(υt₂)

                                        (1)

.             . 

.             .

.             .

δV_n＝a+bcos(υt_n)+csin(υt_n)

其中υ=gR]]>表示舒拉频率，a，b，c为待定系数，将式(1)写成矩阵的形式为