[发明专利]一种仿真试验的补偿系统及方法

说明书

本发明提出一种仿真试验的补偿系统及方法，包括惯性导航系统、仿真转台和补偿单元，所述的补偿单元包括惯性导航系统姿态四元数确定模块、仿真转台激励姿态四元数确定模块、安装误差角四元数确定模块和补偿四元数确定模块。本发明对仿真系统中转台驱动激励指令进行反馈补偿，使惯性导航的测量值更接近仿真需求值，从而有效的降低由于惯性导航系统安装误差引入的惯性导航系统激励误差，保证了仿真试验的真实性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种仿真试验的补偿系统及方法，属于半实物仿真技术领域。

背景技术

在飞行器控制系统设计与性能测试、验证过程中，为了提高效率和可靠性，同时为了节约时间和成本、降低测试风险，通常采用半实物仿真模式替代真实环境实测模式。惯性导航系统或基于惯性导航系统的组合导航系统能够为飞行器提供飞行控制中重要的姿态信息，因此成为系统中不可或缺的一部分。在半实物仿真试验过程中，惯性导航系统搭载于仿真转台上，仿真转台产生角度或角速度激励驱动惯性导航系统实现特定姿态变化，从而模拟真实飞行过程中的飞行器状态。

保证半实物仿真真实性的前提在于能够为参试设备提供正确的环境和驱动激励，在惯性导航系统参试的情况下，使惯性导航系统敏感轴与地理坐标系的三轴共轴是惯性导航系统测量结果可信的关键因素。但在仿真转台驱动惯性导航系统运动过程中，由于仿真转台自身安装误差角以及惯性导航系统与仿真转台之间安装误差角的影响，使得惯性导航系统解算出的姿态信息不仅包含有效的飞行姿态信息，同时也包含误差信息，并且该误差信息将伴随整个试验过程。

仿真转台安装偏差可以在与地基固定过程中通过外部辅助设施限制至角秒级别，但由于工装和仿真转台框架的限制，惯性导航系统与仿真转台之间的安装偏差通常难以标定，一般仅利用工装进行一定的限制。仿真转台安装偏差可以在与地基固定过程中通过外部辅助设施限制至角秒级别，而惯性导航系统与仿真转台之间一般通过结构性工装进行固定，一侧与转台内框框架配合进行联接，另一侧与惯性导航系统配合进行联接，但由于外部辅助设施(如电子水平仪等)受工装和仿真转台框架的遮挡限制，惯性导航系统与仿真转台之间的安装偏差通常难以标定。以连接安装通孔位置精度为1mm、惯性导航系统安装对角距300mm为例，则安装角度误差折算约为12″,且实际安装误差不小于该值，通常为0.1°以上。

在实际使用中，惯性导航系统与仿真转台之间的安装偏差为对系统仿真结果影响最大的部分，这种误差将会通过积分累积逐步扩大，进而破坏系统的导航精度，使系统的控制精度降低，甚至影响仿真系统的最终精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种对仿真试验进行精确反馈补偿、保证了仿真试验的真实性和可靠性的仿真试验的补偿系统及方法。

本发明的技术解决方案：一种仿真试验的补偿系统，包括惯性导航系统、仿真转台和补偿单元，所述的补偿单元包括惯性导航系统姿态四元数确定模块、仿真转台激励姿态四元数确定模块、安装误差角四元数确定模块和补偿四元数确定模块；

所述的仿真转台输出仿真转台驱动激励(驱动激励包括激励俯仰角、激励航向角和激励滚动角)；

所述的惯性导航系统初始对准后，实测得到对应与仿真转台驱动激励的惯性导航系统的姿态角(包括俯仰角、航向角和滚动角)；

所述的惯性导航系统姿态四元数确定模块根据惯性导航系统实测得到惯性导航系统的姿态角确定惯性导航系统姿态四元数；

所述的仿真转台激励姿态四元数确定模块根据仿真转台输出的仿真转台驱动激励确定仿真转台激励姿态四元数；

所述的安装误差角四元数确定模块根据仿真转台激励姿态四元数和惯性导航系统姿态四元数确定安装误差角四元数；

所述的补偿四元数确定模块根据安装误差角四元数确定补偿四元数，并用补偿四元数对仿真转台驱动激励进行补偿。