[发明专利]一种用于组合导航的单波束激光测速仪精度测试与计算方法

权利要求书

1.一种用于组合导航的单波束激光测速仪精度测试与计算方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤1：将角速率转台的旋转轴置为垂直，与当地垂线间误差不超过规定值；

步骤2：将单波束激光测速仪的激光发射端水平对准转台的边缘，误差不超过规定值，然后固定放置；

步骤3：测量激光束与转台边缘切线方向的夹角θ，若θ为90°，则调整激光束的方向使得夹角θ不为90°；

步骤4：在转台可提供角速度范围内，设置M，预定M≥15个角速率输入点；

步骤5：按照专用技术条件设定激光测速仪输出数据的采样间隔及采样次数；

步骤6：角速率转台加电，将设置的M个角速率值依次设定为转台转动角速度，在各角速率点下，待转台转动稳定后接通单波束激光测速仪的电源，测试激光测速仪输出，求出各角速度下激光测速仪输出的平均值；

步骤7：用步骤6所测得的数据计算标度因数，零偏以及标度因数非线性；

步骤8：按照步骤1~6重复测试Q次，Q≥6，用所得数据计算标度重复性和零偏重复性；

步骤9：设定角速率转台的转速为低转速ω_L，待转速稳定后，激光测速仪测试2小时的预定时间，得到的数据按预定30秒的时间平滑后计算其均方差，即得到零偏稳定性；在所得的数据中取预定30秒时间的数据计算其均方差得其噪声；

步骤10：设定角速率转台的转速为高转速ω_H，待转速稳定后，激光测速仪测试的时间按预定2小时计，得到的数据按预定30秒的时间平滑后计算其均方差，再将其平方值和零偏稳定性的平方值的差值开根号即得到标度因数稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种用于组合导航的单波束激光测速仪精度测试与计算方法，其特征在于：步骤7所述的“用步骤6所测得的数据计算标度因数，零偏以及标度因数非线性”，其具体实现过程如下：

1）标度因数与零偏

将角速率转台的旋转轴置为垂直，与当地垂线间误差不超过规定值；将单波束激光测速仪的激光发射端水平对准转台的边缘，误差不超过规定值；在转台可提供角速度范围内，设定M、预定M≥15个角速度档；

测试步骤如下：按照专用技术条件设定激光测速仪输出数据的采样间隔及采样次数；角速率转台加电，将设置的M个角速率值依次设定为转台转动角速度，在各角速率点下，待转台转动稳定后接通单波束激光测速仪的电源，测试激光测速仪输出，求出各角速度下激光测速仪输出的平均值；

设为角速率台的第j个输入角速率时激光测速仪输出的平均值，标度因数和零偏的计算方法见公式(1)~(4)：

V‾j=1NΣK=1NVjK---(1)]]>

建立激光测速仪输入输出关系的线性模型：

V‾j=SF·(R·ωj·cosθ)+B+ej---(2)]]>

用最小二乘法求标度因数SF和零偏B：

SF=Σj=1Mωj·V‾j-1MΣj=1Mωj·Σj=1MV‾jR·cosθ·[Σj=1Mωj2-1M(Σj=1Mωj)2]---(3)]]>

B=1MΣj=1MV‾j-SF·R·cosθMΣj=1Mωj---(4)]]>

公式(1)~(4)中各个符号意义如下：

N：激光测速仪在每一个角速率点的采样数据的个数；

V_jK：激光测速仪在第j个角速率点采样时的第K个输出值；

激光测速仪在第j个角速率点采样得到的平均值；

ω_j：角速率台输入的第j个角速率点；

θ：激光束与角速率台边缘切线方向的夹角；

SF：激光测速仪的标度因数；

B：激光测速仪的零偏；

e_j：拟合误差；

M：角速率台的角速率输入个数；

R：角速率台的半径；

.2）标度因数非线性

测试方法同1），可以以上述测试数据进行计算，基于上述的计算结果，用拟合直线表示激光测速仪输入输出如下：

按公式(6)计算激光测速仪输出特性的逐点非线性偏差：

按公式(7)计算标度因数的非线性度：

SF_n=max|α_j|            (7)

公式(5)~(7)中各个符号的意义如下：

第j个角速率ω_j所对应拟合直线上计算的激光测速仪的输出值；

V_m：激光测速仪输出的单边幅值；

α_j：第j个角速率ω_j时，输出值的非线性偏差；

SF_n：标度因数非线性。