[发明专利]光纤陀螺捷联惯性测量系统振动误差补偿方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及光纤陀螺捷联惯性测量系统误差补偿方法，特别是涉及基于 Elman神经网络的光纤陀螺捷联惯性测量系统振动误差补偿方法。

(二)背景技术

目前，中低精度光纤陀螺捷联惯性测量系统已经从实验室走向了实用阶段， 但高精度光纤陀螺捷联惯性测量系统的应用仍受束于环境条件的影响，尤其是 振动条件。从理论上来说，与机械陀螺相比，光纤陀螺的全固态结构、无旋转 活动部件的特点决定了它应具有抗冲击、抗振动能力强、可靠性高的优点。但 在实际应用中，冲击、振动引起的光纤环的应力变化、器件尾纤振动以及结构 的共振都将引起陀螺误差，造成振动状态下的动态误差增加，从而导致光纤陀 螺捷联惯性测量系统精度的降低。本发明针对以干涉式光纤陀螺和石英加速度 计为惯性元件的捷联惯性测量系统，提出有效的振动误差补偿方案并建立合理 的Elman神经网络误差补偿模型，以期最大限度的减小环境振动对系统精度造 成的影响。

目前有与光纤陀螺减振有关的研究报道，例如美国的专利公开号为 US2008/0218764A1，名称为“METHOD AND SYSTEMS FOR FIBER OPTIC GYROSCOPES VIBRATION ERROR SUPPRESSION”的专利申请文件中公开的 技术方案等。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能使光纤陀螺捷联惯性测量系统具有较好的抗 振性能的光纤陀螺捷联惯性测量系统振动误差补偿方法。

本发明的目的是通过如下步骤实现的：

(1)光纤陀螺捷联惯性测量系统的惯性测量元件由干涉型光纤陀螺和石英 挠性加速度计组成；将光纤陀螺捷联惯性测量系统置于振动台上，待系统稳定 工作后，采集振动条件下光纤陀螺仪和石英挠性加速度计输出的原始数据；

(2)对加速度计的输出数据进行处理，分析加速度计安装误差对系统补偿 效果的影响，并对惯性元件的输出进行安装误差补偿；

(3)利用对安装误差补偿后的加速度计输出进行功率谱分析，确定振动信 号的振动特征；

(4)利用步骤(3)得到的振动信号的振动特征，建立Elman神经网络误 差补偿模型并对其进行训练；利用Elman神经网络误差补偿模型的输出，完成 对初始对准阶段光纤陀螺捷联惯性测量系统的振动误差的补偿。

本发明还可以包括这样一些特征：

1、所述的分析加速度计安装误差对系统补偿效果的影响，并对惯性元件的 输出进行安装误差补偿的方法是：

对光纤陀螺捷联惯性测量系统进行标定，得到加速度计坐标系与载体坐标 系间和光纤陀螺坐标系与载体坐标系间的安装误差角，由安装误差角得到加速 度计坐标系同载体坐标系的转换矩阵C_g^b和光纤陀螺坐标系同载体坐标系的转 换矩阵C_g^b；

加速度计坐标系与载体坐标系间的坐标变换关系可由以下六个参数来描 述，它们分别是θ_axy，θ_axz，θ_ayx，θ_ayz，θ_azx，θ_azy。其中θ_axy和θ_axz分别表示加速度计 的x轴相对于y轴和z轴的安装误差角，θ_ayx和θ_ayz分别表示加速度计的y轴相对 于x轴和z轴的安装误差角，θ_azx和θ_azy分别表示加速度计的z轴相对于x轴和y 轴的安装误差角，并且认为安装误差角均为小角度。则加速度计坐标系同载体 坐标系的转换矩阵为：

Cab=I+ΔCab]]>