[发明专利]一种基于比力观测无需调平引北的系统级自标定方法

权利要求书

1.一种基于比力观测无需调平引北的系统级自标定方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将捷联惯性导航设备安装在双轴转位机构上，转位机构基座处于静止状态；

步骤2：启动捷联惯性导航设备，调整双轴转位机构使IMU的XYZ三个轴向分别指向右前上，该位置定义为0位置，IMU在此静止60s，采集该位置IMU输出的加速度信息f^b和角速度信息令IMU系为b系，则

步骤3：调整双轴转位机构使其绕外框轴转动90°，转动持续时间10s内，采集转动过程中IMU输出的加速度信息f′^b和角速度信息

步骤4：调整双轴转位机构绕外框轴转动90°后的位置定义为1位置，IMU在此静止60s，采集该位置的加速度信息f″^b和角速度信息

步骤5：调整双轴转位机构使其按给定的转位方案进行角位置转动，按步骤2～4的方式进行数据采集；

步骤6：将相邻静止位置及二者之间翻转过程中的数据组成1组有效数据，即0位置数据、0位置至1位置的转动数据、1位置数据为1组有效数据，1位置数据、1位置至2位置的转动数据、2位置数据为1组有效数据，组成多组有效数据；

步骤7：每组有效数据的第1个静止位置进行水平对准，水平对准在0位置进行粗对准+水平精对准+方位修正，其它位置水平对准的粗对准值采用姿态跟踪值，在此基础上进行精对准；0位置的粗对准采用基于地球自转矢量和重力矢量的双矢量解析式对准，精对准利用粗对准值及该位置加速度信息f^b(l)，公式如下：

式中，为粗对准姿态阵，为中的第2个元素，为中的第1个元素，g为重力，为估计的东向和北向水平失准角；

利用估计的失准角进行姿态矩阵修正，得到精对准姿态阵姿态矩阵修正公式如下：

其中，在0位置时为标定辨识方程估计值，其它位置为0；

步骤8：每组数据在水平精对准后基于精对准的姿态矩阵利用转动过程中的角速度信息进行姿态矩阵更新，得到转动结束后的姿态矩阵更新方程为：

式中，为姿态矩阵，其初始值为地球自转分量；

步骤9：每组有效数据的第2个静止位置利用该位置加速度信息f″^b(n)、角速度信息进行参数辨识，辨识方程如下：

式中，gⁿ为重力矢量，X为除陀螺零偏外的陀螺标定参数和加计标定参数组成的向量，H＝[B-B_l′(-gⁿ×)C]，B_l′为B_l的第3行元素全部置零得到，C的取值分三种情况，绕IMU的XYZ轴旋转，分别取值如下：

其中，θ为转动角度，为前两行元素，X_c为陀螺零偏和姿态矩阵方位失准角组成的向量；

步骤10：根据多个参数辨识方程，通过最小二乘的方法对各标定误差参数进行辨识，得到各标定误差参数；

步骤11：将辨识的误差参数修入IMU采集的数据中，重复步骤6～10，重复多次，将多次得到的标定误差参数进行求和平均或者加权求和平均得到准确的标定误差参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于比力观测无需调平引北的系统级自标定方法，其特征在于步骤5中所述的给定的转位方案：

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