[发明专利]一种捷联惯导系统无基准的系统级标定方法

说明书

本发明公开了一种捷联惯导系统无基准的系统级标定方法，其中，包括：第一步，建立惯导标定补偿模型；第二步，建立惯导标定补偿误差模型；第三步，进行标定转序编排与数据采集；第四步，标定误差解算及修正。本发明针对目前基于最小二乘辨识方法的这两个缺点，设计了一种捷联惯导系统无基准的系统级标定方法，可在无基准条件下，实现惯导在不同初始姿态、不同转序下的高精度标定。

技术领域

本发明涉及一种导航技术，特别涉及一种捷联惯导系统无基准的 系统级标定方法。

背景技术

捷联惯导系统(以下简称惯导)的标定方法有分立式和系统级标 定方法两大方向，分立式标定一般需在实验室条件下完成，需要高精 度的且有基准三轴的转台，对标定设备的精度要求高，标定成本高， 且标定精度较系统级标定低。

系统级标定精度高，对转台精度要求低，有的系统级标定方法甚 至不需要转台，只需人工手动翻转惯导即可实现高精度标定。目前， 系统级标定方法已经逐渐应用到惯导系统的标定上。

系统级标定大体上有两种技术方案：(1)基于kalman滤波的系统 级标定方案；(2)基于最小二乘辨识的系统级标定方案。

基于kalman滤波的系统级标定方法建立惯导系统的误差方程，将 惯导的误差补偿参数列为被估计状态，通过建立30维(或33维)的状 态方程，和6维的观测方程，并辅以适当的转台操作，利用kalman滤 波器对惯导误差补偿参数进行估计和修正，进而实现惯导的系统级标 定。

基于kalman滤波的系统级标定方法适用于高精度惯导(陀螺零偏 稳定性优于0.1°/h)，且适用于有轻微角晃动的环境，但是该方法对 中等精度惯导效果不好；只能在转台上实现，不能采用手工翻动实现； 该方法可观测性分析较为复杂，因此对标定过程中的转序编排有难 度；标定过程的转动中的内杆臂效应、外杆臂效应、陀螺及加速度计 数据的不同步性造成的误差会严重影响标定精度。

基于最小二乘辨识系统级标定方法需要建立惯导标定补偿模型 和惯导误差方程，通过观测加速度计输出的比力、导航速度或位置误 差等与待标定参数的关系，来建立辨识方程组，再利用最小二乘法完 成误差参数的辨识。

基于最小二乘辨识系统级标定方法需在静止条件下进行，但是可 克服kalman滤波标定方法的其它缺点：(1)适用于中等精度惯导的标 定(陀螺零偏稳定性优于0.5°/h)；(2)可用双轴低精度转台，也可 将惯导安装在低精度工装上，采用手工翻转方式实现标定；(3)转序 编排相对简单直观；(4)标定过程中的转动内外杆臂效应、陀螺及加 速度计数据不同步性不影响标定精度。

基于以上原因，基于最小二乘辨识的系统级标定方法也在广泛使 用。

但是目前的基于最小二乘辨识的系统级标定在应用中需满足两 个要求：(1)需要水平和北向方位基准误差在3°以内；(2)惯导初 始姿态以及转动顺序固化，不能更改，否则无法实现标定。

对于这两个要求，除非是试验室环境条件下，否则在实际应用中 多数条件下较难满足这两个要求，这样便限制了该标定方法的应用范 围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种捷联惯导系统无基准的系统级标定 方法，用于解决上述现有技术的问题。

本发明一种捷联惯导系统无基准的系统级标定方法，其中，包括：

第一步，建立惯导标定补偿模型；

惯导的标定补偿模型包括：

角速度通道：

加速度通道：