[发明专利]一种微机械陀螺捷联系统误差参数的辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种微机械陀螺捷联系统误差参数的辨识方法。

背景技术

和平台惯导系统不同，微机械陀螺捷联惯性导航系统中惯性仪器是直接安装在运载体上，极端动力学环境，如冲击、振动、过载以及机动等都会给惯性仪器和捷联惯导系统带来动态误差。惯性仪器标定精度对微机械陀螺捷联惯导系统的精度有着重要的影响，误差补偿技术是提高微机械捷联惯性导航系统导航精度的有效途径之一，能否对捷联惯导系统进行误差辨识，是对其进行误差补偿的前提。因此，对惯性仪表误差辨识技术进行研究有着重要的意义。

根据辨识观测量不同，可将辨识方法分为系统级辨识法和分立辨识法。直接用陀螺和加速度计的输出作观测量，将陀螺和加速度计分别辨识的方法叫分立辨识法。其中包括针对微机械陀螺的速率试验和针对加速度计的多位置试验，该方法有如下一些缺点：数据量大、耗时、对转台精度要求高、事后处理、实时性不强、以及抑制有色噪声的能力有限等，这些缺点限制了分立辨识法的精度。系统级辨识首先要对惯性仪表的误差进行建模，得到导航输出误差与惯性仪表误差参数之间的关系，并且结合已有的实验手段分析惯性仪表误差参数的可辨识性和实验位置编排的原则，设计相应的辨识路径，实现微机械陀螺和加速度计误差参数的滤波估计，从而完成系统的辨识。目前，分立辨识方法的理论研究已较为成熟，而系统级辨识方法的研究工作刚刚起步，正在逐步深入。

系统级辨识方法通常是使用速度误差作为观测量，其最大的缺点就是可观性差，而且计算量大，滤波效果也不好。系统级辨识方法利用导航误差辨识出惯性测量单元（IMU）误差，有文献提出利用速度误差作为观测量，利用双轴位置转台辨识捷联系统的误差参数，该方法的优点是不需要高精度的转台，但是由于只利用速度误差作为观测量，部分参数的可观性很差，辨识结果不理想，而且采用多位置转动方案，操作复杂，辨识时间较长。因此，提出一种新的辨识方法就显得十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低观测矩阵的维数、提高实时计算速度、增强系统辨识的实时性的微机械陀螺捷联系统误差参数的辨识方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明是这样实现的：

步骤一：微机械捷联惯导系统以及转台进行预热准备；

步骤二：微机械捷联惯导系统进行初始对准，惯导系统进入导航状态；

步骤三：根据姿态误差数学模型，完成卡尔曼滤波器的设计，并对所述卡尔曼滤波器进行初始参数设置；

步骤四：将转台设定到预定位置1，在静态条件下对陀螺零偏进行辨识，对陀螺的误差参数b_gx，b_gy，b_gz进行辨识；

步骤五：将转台设定到预定位置2，加入垂直轴角速度，对陀螺的误差参数E_gxz,S_gy,E_gzx进行辨识；

步骤六：将转台设定到预定位置3，加入垂直轴角速度，对陀螺的误差参数E_gyz,S_gx,E_gzy进行辨识；

步骤七：将转台设定到预定位置4，加入垂直轴角速度，对陀螺的误差参数E_gxy,S_gz,E_gyx进行辨识。

为了解决分立辨识法事后处理、实时性不强、数据量大、需要记录的数据多而且随着辨识参数的增加，数据量剧增、耗时，以及系统级辨识方法通常使用速度误差作为观测量，维数多、可观性差、计算量大、滤波效果不好的缺点，本发明以三轴实验转台为依据，以姿态误差角为观测量，对陀螺误差参数进行辨识。

本发明具有以下优点：

一、本发明首次实现将陀螺误差参数系统级辨识与加速度计系统级辨识分离开，从而降低了观测矩阵的维数。

二、计算量由于观测矩阵维数的降低而大大的减少了，从而提高了实时计算速度。

三、由于观测矩阵的维数降低，使系统可观测性分析难度降低，有利于设计简单合理的辨识路径，提高系统可观测度，从而保证了滤波结果收敛。

四、系统可观测性提高，使参数滤波收敛速度快，有效的缩短了辨识时间。

五、在辨识过程中，对滤波模型进行了合理化简，从而提高了计算效率，增强了系统辨识的实时性。

附图说明

图1为辨识原理框图；

图2为辨识流程图。

具体实施方式

下面举例对本发明作更详细的描述：