[发明专利]一种旋转调制系统双位置安装偏差补偿方法

说明书

本发明提供了一种旋转调制系统双位置安装偏差补偿方法，对惯性导航系统输入位置经度、位置纬度、位置高度和当前时间信息，对惯性导航系统进行初始对准；旋转惯性导航系统和转台，转台系统与惯性导航系统间的安装偏差和时间延迟误差被补偿；将矩阵更新至姿态解调矩阵中，既可完成误差补偿。本发明在不增加单独转位的前提下，可以快速的确定转台系统与惯性导航系统间的误差关系，同时尽可能保证了误差估计的精度，有利于进行姿态的解调误差补偿；同时，克服了传统方法安装偏差和时间延迟会变化的问题，特别是在长时间不使用后，该方法无需重新标定相关误差。

技术领域

本发明涉及一种旋转调制系统中，惯性导航系统与旋转机构间的误差标定方法，属于惯性导航领域。

背景技术

惯性导航系统(简称INS)是一种完全自主的导航系统，具有连续输出载体位置速度和姿态信息、短时导航精度高、导航参数全、完全独立自主等突出优点。但是，受自身惯性器件误差漂移的影响，惯性导航系统导航误差随时间累积，不适用于长航时载体平台。对于姿态来说，在捷联惯导系统的姿态、速度和位置更新算法中，姿态算法对整个系统精度的影响最大，是算法研究和设计的核心，对整个系统的解算精度影响最为突出，具有重要的研究和应用价值。

旋转调制技术利用典型运动形式为周期性的旋转调制进行系统误差补偿，是一种较好长航时精度保证的解决方案。此时，姿态信息需要惯性导航系统输出的姿态信息结合旋转机构的角度信息结合，完成两者间的解调。

由于惯性测量单元(简称IMU)与旋转机构并不是安装上的完全重合，两者之间存在安装偏角，需要进行补偿；两者间存在时间不一致性，会有时间延迟，特别是硬件的授时和守时要求达不到时，时间延迟会有较大的随机性，这部分误差如果不消除，会产生较大的“毛刺”，姿态的波动值变大，不利于姿态估计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种旋转调制系统双位置安装偏差补偿方法，能够快速进行惯性导航系统与旋转机构(即转台)的误差标定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括下述步骤：

1)根据卫星导航系统的时间和位置信息，对惯性导航系统输入位置经度、位置纬度、位置高度和当前时间信息，对惯性导航系统进行初始对准；

2)旋转惯性导航系统，沿着某方向以某一恒定角速度旋转至360°，在360°的位置完全停稳后，立刻以该角速度旋转至0°，并在0°的位置完全停稳，以此作为一个旋转周期；在旋转至第(N－1)个周期时，从零位开始反向旋转，以该时刻的姿态值作为初始对准值，单独开始进行导航，导航至反向旋转至180°的位置为止；

3)转台旋转对准时转动速度为vel，横滚角的值为att1，俯仰角的值为att2，航向角的值为att3，旋转过程中，单独导航的初始时刻定义为0，旋转180°后，单独导航结束时刻为1，则单独导航开始时的横滚角、俯仰角、航向角依次为att1(0)、att2(0)、att3(0)，结束时的横滚角、俯仰角、航向角依次为att1(1)、att2(1)、att3(1)；

水平两个方向的安装偏差θ_x、θ_y和时间延迟值shiyan分别为：

4)转动机构处于初始零位时，惯性导航系统输出的姿态角为转化为姿态矩阵同时，对应的转台角位置输出为转化为姿态矩阵

在k时刻，姿态角依次为转台的实时输出角位置依次为惯导的角增量姿态矩阵依次为转台的角增量姿态矩阵依次为

对于转台和惯导来讲，其转换关系如下：

对于第i个位置时，此时转台相对于初始角度变化为Δzhuan，系统导航转台零位角度值为zhuan(0)，系统在第k时刻的转台角度值为zhuan(k)，旋转时角速度为v，角度的正负与规定的旋转方向相同，