[发明专利]一种基于惯性导航系统的在线自主标定方法

说明书

技术领域

本发明属于自主标定领域，涉及一种基于惯性导航系统的在线自主标定的方法，特别涉及一种基于双轴旋转的光纤陀螺平台捷联混合式系统的在线自主标定方法。

背景技术

对于长航时惯性导航系统，重调周期为几天甚至十几天，因此在线自主标定惯性器件关键参数的方法是十分必要的。实验室标定方法仅能利用已知地点的重力加速度和地球自转角速度进行惯性器件的关键参数检测。

由于双轴旋转调制惯性导航系统俯仰轴与载体固连，使得系统横滚轴与水平面的夹角无法消除；同时双轴旋转调制惯性导航系统的方位轴和横滚轴有全自由度，因此双轴旋转调制惯性导航系统既有平台式惯性导航系统能够隔离载体运动的特点，同时其导航算法与捷联式惯性导航系统又有相似之处，因而在进行自主在线标定时需要对其姿态角进行预先估计。

发明内容

为了解决双轴旋转调制惯性导航系统中系统横滚轴与水平面夹角无法消除的问题，本发明提供了一种基于惯性导航系统的在线自主标定方法，解决了双轴旋转调制惯性导航系统中系统横滚轴与水平面夹角无法消除的问题，为其姿态角的预先估计提供了可靠依据，实现了在线自主标定的目的。

一种基于惯性导航系统的在线自主标定方法，该方法实现的具体步骤如下：

步骤一：惯性导航系统初始对准

对于双轴旋转调制式惯性导航系统，采用捷联算法对其进行初始对准，得到三个轴的初始姿态角；采用角度传感器与转轴上的伺服电机构成的回路控制方位轴的旋转，使北向陀螺的横滚轴在水平面上的投影指向正北；再采用该回路控制横滚轴旋转，使东向陀螺的俯仰轴指向正东；

根据初始姿态角和回路控制的方位轴和横滚轴旋转的角度计算垂向陀螺的坐标与天向的夹角为θ；此时该夹角与载体的实际俯仰角相同，是横滚轴与水平面的夹角；

步骤二：采用地球自转角速度标定陀螺的常值漂移和刻度因数

地球自转角速度北向分量为ω_iecosL，天向分量为ω_iesinL，其中ω_ie为地球自转角速率，L为当地纬度；通过惯性导航系统的初始对准，将系统的俯仰轴x、横滚轴y、方位轴z的位置记为位置1；

在系统三轴处于位置1的情况下将系统绕方位轴旋转180°，此时横滚轴在水平面的投影指向正南，将该位置记为位置2；

回路稳定后，根据数据波动情况和噪声水平连续采样一段时间的数据，求取均值，得到：

δω_y1＝k_yω_ie cosLcosθ+k_yω_ie sinLsinθ+ε_y    (1)

δω_z1＝-k_zω_ie cosLsinθ+k_zω_ie sinLcosθ+ε_z   (2)

δω_y2＝-k_yω_ie cosLcosθ-k_yω_ie sinLsinθ+ε_y   (3)

其中，δω_y1、δω_z1、δω_y2分别为y轴陀螺在位置1时的输出数据均值、z轴陀螺在位置1时的输出数据均值和y轴陀螺在位置2时的输出数据均值；

通过方程(1)和(3)，求得横滚轴陀螺的常值漂移ε_y以及刻度因数k_y为：

ϵy=δωy1+δωy22]]>