[发明专利]一种光纤陀螺SINS六位置系统级标定方法

说明书

本发明公开了一种光纤陀螺SINS六位置系统级标定方法，本通过对惯性组件误差传播规律进行分析，设计转台的六位置旋转，计算得到系统速度误差和姿态误差，通过卡尔曼滤波器对各项误差进行滤波估计。本发明的有益效果为：基于系统级方法可准确地标定出光纤陀螺的零位误差、刻度因数误差、安装误差和加速度计的零位误差、刻度因数误差和安装误差；本发明给出了最简便的位置编排，同时给出了标定位置编排的原因，标定原理清晰，能够一次性标定。

技术领域

本发明涉及标定技术领域，尤其是一种光纤陀螺SINS六位置系统级标定方法。

背景技术

捷联惯性导航系统是一种利用陀螺和加速度计测量载体角运动和线运动，经过积分运算求出载体瞬时姿态、速度和位置的导航设备，它完全依靠自身的惯性组件完成导航任务，无需依赖任何外界信息，是一种完全自主的导航系统。捷联惯导系统由于其自主性高、隐蔽性好、全天候、稳定性好和短期精度高等优点，被广泛应用于国防科技领域。捷联惯导系统的特点是用数学平台替代平台式惯性导航的物理平台来模拟导航坐标系，由于其本质上是航位推算系统，其误差会随着时间的增加而积累。

根据捷联式惯性导航的原理可知，其关键技术包括惯性仪表技术、惯性组件误差补偿技术、初始对准技术和捷联矩阵更新算法。惯性组件误差占系统误差的90％左右，惯性组件误差补偿技术的方法就是标定。标定的目的是确定惯性组件的误差，并将标定误差补偿到惯性组件中，提高系统的导航精度。目前，所使用的光纤陀螺标定方法主要为分立式标定和系统级标定。分立式标定一般是依靠高精度转台提供位置和速率参考；系统级标定主要是通过观测导航误差反推出误差模型中的各项参数。该方法是基于导航解算的，对转台的精度要求很低，但是该方法原理复杂，并且一般标定时间较长。

光纤陀螺是光学陀螺的一种，是检测角速度的传感器。光纤陀螺采用的是Sagnac干涉原理，用光纤绕成环形光路并检测出随转动而产生的反相旋转的两路激光束之间的相位差，由此计算出旋转的角速度。光纤陀螺与传统的机械陀螺在原理上有本质的不同，具有机械陀螺无法比拟的优点，目前已经在惯性制导和导航领域内得到广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种光纤陀螺SINS六位置系统级标定方法，能够准确地标定出光纤陀螺的各种误差，标定原理清晰，能够一次性标定。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光纤陀螺SINS六位置系统级标定方法，包括如下步骤：

(1)将惯性组件安装在转台上，惯性组件初始朝向为东-北-天；惯性组件通电预热，设定采样周期；

(2)开始采集惯性组件数据并建立惯性组件误差模型和捷联惯导系统误差模型；

(3)使惯性组件在步骤(1)中设定的初始位置静置1分钟进行静态导航，然后使惯性组件以10°/的角速度绕X轴正向旋转180°，使惯性组件的朝向为东-南-地，并静置1分钟进行静态导航；

(4)使惯性组件绕X轴正向旋转90°，使惯性组件的朝向为东-地-北，并静置1分钟进行静态导航，然后是惯性组件以10°/的角速度绕Z轴正向旋转180°，使惯性组件的朝向为西-天-北，并静置1分钟进行静态导航；

(5)使惯性组件绕Z轴正向旋转90°，使惯性组件的朝向为天-东-北，并静置1分钟进行静态导航，然后是惯性组件以10°/的角速度绕Y轴正向旋转180°，使惯性组件的朝向为地-东-南，并静置1分钟进行静态导航，停止采数；

(6)对惯性组件采集的数据进行离线导航解算，并计算系统速度误差和姿态误差；

(7)设计卡尔曼滤波器对惯性组件误差进行滤波估计；

(8)将步骤(1)到步骤(5)重复执行，每次重复执行都更换不同的旋转角速度；对每次重复执行采集得到的数据进行导航解算和卡尔曼滤波估计，对计算得到的不同角速度下的惯性组件误差结果取平均值，作为最终的结果。