[发明专利]挠性陀螺仪静态漂移误差模型最优二十四位置标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对挠性陀螺仪静态漂移误差模型进行最优二十四位置标定方法。精确定义出挠性陀螺仪的测试位置是挠性陀螺仪测试及建模领域中的重要试验过程，也是进一步提高挠性陀螺仪测量精度的重要手段。

背景技术

挠性陀螺仪是一种双自由度的陀螺仪，因其在精度、体积、成本和可靠性等方面的优势而广泛应用在各种导航、制导与控制系统中。然而在实际应用中，挠性陀螺仪的角速度测量值中存在着由于各种干扰力矩产生的漂移误差，这些漂移误差一般由静态漂移误差、动态漂移误差和随机漂移误差组成，其中由线运动引起的静态漂移误差是挠性陀螺漂移误差的主要部分，也是挠性惯导系统误差的主要因素。因此，设计挠性陀螺仪位置试验方法，建立合理的挠性陀螺静态误差模型并进行补偿，可以大幅度地提高挠性陀螺的测量精度和挠性惯导系统的导航精度。

目前，求解挠性陀螺静态误差模型中的漂移系数有两种方法：1)采用IEEE Std813-1988或国军标中规定的传统八位置试验方法；2)采用二十四位置试验方法。但是，上述两种方法存在以下问题：①、传统八位置试验方法不能准确地得到挠性陀螺静态误差模型中的一次项漂移系数，使得用估计得到的漂移系数进行挠性陀螺静态误差补偿后陀螺测量精度没有显著地提高；②、二十四位置试验方法估计的挠性陀螺静态误差模型中的一次项漂移系数与传统八位置试验方法相比其精度得到了提高，但估计结果不是最优的一次项漂移系数，并且试验过程中的运算时间长、运算工作量较大，试验成本较高。

专利申请号200810101156.3，发明名称“挠性陀螺仪最优八位置标定方法”中公开了为了能够省时省力且准确地得到挠性陀螺静态误差模型中的最优漂移系数，该专利申请按照最优正交八位置列表的位置进行挠性陀螺位置实验，可得到挠性陀螺静态误差模型中的最优漂移系数；采用最优八位置标定获得的漂移系数能够有效地减少试验过程中工作量，降低试验成本；采用最优漂移系数进行补偿提高了陀螺测试精度。

发明内容

本发明提出了一种适用于挠性陀螺仪静态漂移误差模型的最优二十四位置标定方法，该方法能够全面且准确地得到挠性陀螺静态漂移误差模型中的最优漂移系数。按照发明中提出的最优二十四位置列表进行挠性陀螺位置实验可得到挠性陀螺静态漂移误差模型中的最优漂移系数，提高了陀螺测试精度，满足了实际应用需要。

最优八位置标定方法虽然比传统八位置标定方法的标定精度大大提高，但也只是标定加速度无关项和加速度一次方有关项漂移系数，无法标定加速度二次方有关项漂移系数，而本发明提出的最优二十四位置标定方法可同时标定加速度无关项、一次项漂移系数、二次项漂移系数，从而进一步提高了挠性陀螺仪静态漂移误差的标定精度。

本发明的技术解决方案是：试验时，将挠性陀螺仪安装在三轴位置速率转台上，挠性陀螺仪与数据采集设备相连，数据采集设备将采集到的X轴脉冲数i_x和Y轴脉冲数i_y送入数据存储计算机以备后期处理，这整个系统称为挠性陀螺静态漂移误差求解系统。试验过程中，首先进行挠性陀螺静态漂移误差求解系统初始化，然后进行挠性陀螺仪的稳态试验，如果挠性陀螺仪的稳态试验正常，接着分别按照传统二十四位置、最优二十四位置转动三轴位置速率转台，每一位置上挠性陀螺仪的输出测量值通过数据采集设备输出至计算机进行保存。当所有位置下的挠性陀螺仪输出测量值采集完成以后，开始进行数据处理。基于挠性陀螺静态漂移误差模型G₁，利用采集到的数据应用最小二乘法进行解析，分别获得传统二十四位置漂移系数和最优二十四位置漂移系数，然后分别利用补偿模型G₂与传统二十四位置漂移系数、补偿模型G₂与最优二十四位置漂移系数对挠性陀螺仪输出测量值进行补偿，并计算出补偿后的测量值。

本发明对于最优二十四位置标定的原理是：采用离散D-最优设计构造方法进行设计，从整个试验空间中选取二十四个空间位置取向作为陀螺坐标系取向并进行试验。对于挠性陀螺静态漂移误差模型中的最优漂移系数，是指由挠性陀螺最优二十四位置试验测试数据得到的挠性陀螺静态漂移误差模型漂移系数，其最接近漂移系数真值，即由标定得到的最优漂移系数进行挠性陀螺静态漂移误差补偿后，可以进一步提高挠性陀螺的测量精度。