[发明专利]一种用于陀螺测量仪器的误差范围分析方法

权利要求书

1.一种用于陀螺测量仪器的误差范围分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用Allan方差法对陀螺进行随机噪声分析，得到随机噪声项和随机噪声系数；

S2：利用随机噪声项和随机噪声系数建立方位角误差分析模型；具体步骤为：

S21：如果S1分析结果中包含零偏不稳定性噪声项，那么零偏不稳定性噪声项标志为GB，误差量级为零偏不稳定性噪声系数B_coe，传播模式为S，零偏不稳定性误差权重函数为：

其中，h_GB(i-1)为上一测段零偏不稳定性噪声项的误差权重函数，c表示陀螺匀速运动的速度，ΔD_i表示运行距离间隔；

S22：如果S1分析结果中包含角度随机游走噪声项，那么角度随机游走噪声项标志为GN，误差量级为角度随机游走随机系数N_coe，传播模式为S，角度随机游走误差权重函数为：

其中，h_GN(i-1)为上一测段角度随机游走噪声项的误差权重函数，c表示陀螺匀速运动的速度，ΔD_i表示运行距离间隔；

S23：如果S1分析结果中包含角速率随机游走噪声项，那么角速率随机游走噪声项标志为GK，误差量级为角速率随机游走噪声系数K_coe，传播模式为S，角速率随机游走误差权重函数为：

其中，h_GK(i-1)表示上一测段角速率随机游走噪声项的误差权重函数，c表示陀螺匀速运动的速度，ΔD_i表示运行距离间隔；

S24：如果S1分析结果中包含速率斜坡噪声项，则速率斜坡噪声项标志为GR，误差量级为速率斜坡噪声系数R_coe，传播模式为S，速率斜坡权重函数为：

其中，h_GR(i-1)表示上一测段速率斜坡噪声项的误差权重函数，c表示陀螺匀速运动的速度，ΔD_i表示运行距离间隔；

传播模式S表示系统性传播；

通过各项噪声的误差量级、传播模式以及权重函数就得到了方位角误差分析模型；

S3：利用方位角误差分析模型，并结合初始点位置误差范围模型以及井斜角误差模型构建陀螺仪器连测模式下的误差模型，误差模型按照误差叠加原理进行叠加后，进行多元正态分布得到井眼轨迹误差范围。

2.根据权利要求1所述的一种用于陀螺测量仪器的误差范围分析方法，其特征在于，S1：利用Allan方差法对陀螺进行随机噪声分析，得到随机噪声项和随机噪声系数的具体步骤为：

S11：输入陀螺的平均角速率序列Ω，假设采样间隔为τ_i，角速率样本个数为N_i，循环条件i＝0，通过采集陀螺输出得到原始角速率样本其中为原始角速率样本序列，N₀表示原始角速率样本个数；

S12：根据原始角速率样本序列或新的采样点序列，计算采样间隔为τ_i时对应的Allan方差

S13：循环条件加1，i＝i+1，采样间隔加倍τ_i＝2τ_i-1，角速率样本个数减半N_i＝[N_i-1/2]，[.]表示取整，在相邻奇偶序号角速率样本之间作算数平均，得到新的采样点序列；

S14：判断角速率样本个数N_i是否小于3，如是，则执行S15，否则返回至S12；

S15：绘制采样间隔τ_i与对应Allan方差的曲线图，并根据每个采样间隔得到的Allan方差进行曲线拟合得到随机噪声项以及随机噪声系数。

3.根据权利要求2所述的一种用于陀螺测量仪器的误差范围分析方法，其特征在于，Allan方差的计算公式为：

其中，·表示对总体数据求平均，K表示当前样本序列的个数，分别表示当前样本序列的第K+1个值和第K个值，K＝1,2,3…N_i。

4.根据权利要求3所述的一种用于陀螺测量仪器的误差范围分析方法，其特征在于，绘制采样间隔τ_i与对应Allan方差的曲线图，并根据每个采样间隔得到的Allan方差进行曲线拟合得到随机噪声项以及随机噪声系数的具体步骤为：

拟合公式为：

其中，表示量化噪声Allan方差，表示角度随机游走噪声Allan方差，表示零偏不稳定性噪声Allan方差，表示角速率随机游走噪声Allan方差，表示速率斜坡噪声Allan方差，τ表示采样时间，A_-2,A_-1,A₀,A₁,A₂分别与量化噪声系数Q_coe、角度随机游走噪声系数N_coe、零偏不稳定性噪声系数B_coe、角速率随机游走噪声系数K_coe和速率斜坡噪声系数R_coe有关；

根据曲线图以及Allan方差对公式(2)进行拟合，得到A_-2,A_-1,A₀,A₁,A₂；并根据以下公式得到各项随机噪声系数：

其中，h表示小时，(°)表示度，(”)表示角度分。