[发明专利]一种带转位机构的捷联惯导系统标度因数实时补偿方法

说明书

本发明公开了一种带转位机构的捷联惯导系统标度因数实时补偿方法,通过引入捷联惯导系统的转位机构的测角信息，使速率偏频激光陀螺定位定向系统在外界晃动干扰、一次通电和多次通电等实际使用情况下，标度因数变化对初始对准结果带来的误差减为最小。本发明能够在速率偏频激光陀螺捷联惯导系统冷启动或热启动，标度因数的变化趋势随着内部和外部温度及其他条件发生变化时，利用转位机构测角信息对标度因数实时估计，可以有效估计速率偏频激光陀螺捷联惯导系统的标度因数存在的缓慢变化现象，达到实时补偿的目的，从而提高初始对准精度。

【技术领域】

本发明属于捷联惯性领域，涉及一种带转位机构的捷联惯导系统标度因数实时补偿方法。

【背景技术】

捷联惯导系统通常使用陀螺仪作为敏感地球自转角速度的测量部件,其初始对准精度主要取决于陀螺零偏稳定性和陀螺随机游走等陀螺精度指标。二位置法和多位置法等初始对准算法,虽然可以有效消除陀螺常值零偏的影响,但对陀螺随机游走和零偏漂移等误差的抑制效果并不明显，一般来讲，采用精度为0.005(°)/h的激光陀螺可以达到100的初始对准精度；若要进一步提高初始对准精度，需要激光陀螺的精度优于0.001(°)/h，目前国产激光陀螺可供选用的批量成熟产品的精度仅达到0.005(°)/h的水平，还不能满足研制高精度定向的要求，因此必须寻求其它的初始对准技术方案。激光陀螺速率偏频技术是通过转位机构带动激光陀螺匀速转动，相当于给激光陀螺加入了一个低频、大幅度的抖动，从而达到克服激光陀螺过锁区的目的，使激光陀螺长时间工作在锁区以外，同机械抖动方式相比过锁区的次数明显减少，从而达到减少随机游走误差，提高使用精度的目的。

激光陀螺在速率偏频工作模式下，内部腔体温度变化和锁区不稳定性等因素会使激光陀螺的标度因数相比机械抖动模式下发生变化，使得初始对准结果随着测试时间而发生单向漂移。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种带转位机构的捷联惯导系统标度因数实时补偿方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种带转位机构的捷联惯导系统标度因数实时补偿方法，包括以下步骤：

1)确定标度因数变化对初始对准精度影响的关键因素；

2)确定标度因数在初始对准过程中变化情况；

3)标度因数实时补偿。

本发明进一步的改进在于：

步骤1)确定标度因数变化对初始对准精度影响的关键因素的具体方法如下：

以O_bt为原点建立捷联惯导系统的三维坐标系，其中x_bt、y_bt和z_bt分别为坐标系的三个轴，G_x、G_y和G_z分别为激光陀螺的三个轴；

O_btGx、O_btGy、O_btGz与O_btx_bt之间的夹角均为54.74°，则激光陀螺坐标系g到转位机构台面坐标系P的转换矩阵为：

从t＝0时刻开始，转位机构以恒定的角速度Ω开始连续转动，则转位机构台面坐标系到载体系b的变化矩阵为：

不考虑其他误差因素的影响，t时刻三个陀螺敏感轴的输入角速率为：

其中，n系为导航坐标系，b₀为t＝0时刻载体坐标系，ω_ie为地球自转角速度；此时L为当地纬度；