[发明专利]一种单轴寻北仪的误差标定方法

说明书

一种单轴寻北仪的误差标定方法，包括以下步骤：首先驱动转台进行四位置测试，标定出单轴寻北仪仪表系与载体系之间的控制偏角；然后以寻北仪仪表系为标定坐标系，控制转台进行相应的位置和速率测试；最后依据单轴寻北仪的误差模型完成各项误差系数的解算。本发明解决了单轴寻北仪载体系和仪表系不确定的角度关系问题，采用了简单的单轴寻北仪误差补偿模型及位置速率标定方法，实现了单轴寻北仪的误差标定。本发明的标定方法耗时少、计算简单，能够快速完成标定测试。

技术领域

本发明提供了一种单轴寻北仪的误差标定方法，适用于利用单一陀螺和单一加速度计进行寻北的场合，属于惯性导航技术领域。

背景技术

单轴寻北仪是由单陀螺仪、单加速度计和相应的转动机构装置组成，陀螺仪和加速度计安装于寻北仪本体上，本体两端装有编码器及转动机构，由控制算法控制转动机构驱动本体进行多位置转动，再利用每个位置上的陀螺仪和加速度计的输出数据进行寻北解算。

单轴寻北仪是以本体仪表系为基准进行陀螺仪和加速度计数据采样，但对外输出的寻北结果为地理系，其中要经过仪表系、载体系和地理系三种坐标系的转换。传统的寻北仪是通过机械结构方式保证仪表系与载体系之间仅存在安装误差等小量误差，且可以通过传统标定方法获得。而对于没有机械结构限制的单轴寻北仪而言，仪表系和载体系之间只能依靠控制算法来确定两坐标系之间的位置关系。由于结构设计的限制，只能在安装时尽量保证仪表系与载体系之间的小角度，但该角度仍可能在几十度的范围内，因此无法再按照传统的方法进行标定，必须研究合理适用的标定方法。

另外，除了必须对两坐标系之间的角度偏差进行标定之外，还必须对寻北仪的系统误差进行标定，如仪表漂移误差、标度因数误差以及安装误差等。与传统的三陀螺和三加表的惯性导航系统不同，单轴寻北仪仅安装有单陀螺仪和单加速度计，无法按现有误差模型及标定方法进行标定及补偿，因此必须重新分析系统的误差特性，建立适用于单轴寻北仪的误差模型及误差标定方法。

因此，如何建立单轴寻北仪误差模型，解决带转动机构的单轴寻北仪的误差标定问题，是实现高精度寻北仪的基础。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种单轴寻北仪的误差标定方法，提出了适用于单轴寻北仪的误差模型及误差标定方法，解决了带转动机构的单轴寻北仪的误差标定问题，实现了单轴寻北仪简单快速误差标定。

本发明的技术解决方案：

一种单轴寻北仪的误差标定方法，步骤如下：

(1)建立单轴寻北仪误差模型，确定要进行误差标定的参数；

(2)将单轴寻北仪安装在三轴转台上，单轴寻北仪载体系OXbYbZb以三轴转台内环轴、中环轴和外环轴为基准；

所述的单轴寻北仪载体系为OXbYbZb，其中坐标原点O位于寻北仪重心处，OYb轴沿寻北仪纵轴指向前，OXb轴沿寻北仪横轴指向右，OZb轴垂直于OXbYb，并沿寻北仪竖轴指向上；

(3)启动单轴寻北仪，控制单轴寻北仪仪表系OXYZ绕OZ轴转动，使OY轴锁定在零位，调节三轴转台使单轴寻北仪静置于四个不同位置；.

所述的单轴寻北仪仪表系为OXYZ，其中仪表系OZ轴与载体系OZb轴重合，OZ轴垂直于OXY，OY轴为仪表安装轴，OX轴与OY、OZ轴构成右手定则；