[发明专利]一种适用于晃动基座环境的惯性测量单元标定方法

说明书

本发明公开了一种适用于晃动基座环境的惯性测量单元标定方法，涉及航空航天捷联惯性导航技术中的惯性测量组合测试技术领域，该方法包括利用一阶中间参数和一阶误差参数间的关系建立联立方程，基于所建立的联立方程，求解得到一阶误差参数；利用一阶误差参数计算得到第i个位置的二阶中间参数，根据二阶中间参数和二阶误差参数间的关系建立方程，求解得到二阶误差参数，所述二阶误差参数为陀螺零偏；判断一阶误差参数和二阶误差参数的残差是否小于设定阈值，若是，则结束。本发明采用迭代方法逐步消除在初始对准过程中晃动基座环境引入的姿态误差，从而更好的适用于晃动基座环境下的标定。

技术领域

本发明涉及航空航天捷联惯性导航技术中的惯性测量组合测试技术领域，具体涉及一种适用于晃动基座环境的惯性测量单元标定方法。

背景技术

惯性导航系统能够提供完全自主的导航信息，具有反应时间短、可靠性高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于飞机、舰船等军用和民用导航领域，具有重要的国防意义和巨大的经济效益。但惯性导航系统在使用的过程中，其误差会随着时间不断积累，当前，两条措施可以提高惯导系统的导航精度：一条是设计和制造出更高精度的惯性元件，如采用新型材料、新工艺或新型惯性器件；另一条就是采用系统技术，如运用先进的控制策略与算法。但当前光学陀螺的研制已经达到较高的水平，惯性器件精度的提升空间已然有限，为了进一步提升光学陀螺惯导系统的精度，国内外研究人员开始转向更合理、有效的系统补偿技术的研究。

标定技术是惯性导航领域的核心技术之一，其是一种误差辨识技术，即首先建立惯性测量单元误差模型，然后通过一系列试验求解出误差模型中的误差项，进而通过软件算法对误差进行补偿。惯性测量单元的标定结果好坏直接影响到惯性导航系统的精度。

当前广泛使用的惯性测量单元标定方法需要在静基座环境下应用，即在整个标定过程中，惯性测量单元在除翻转外，其它时间均处于静止状态，但在实际工况下，难以避免因发动机振动、人员走动或自然环境(强风、浪涌等)引起的载体晃动，因而极大限制了标定技术的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于晃动基座环境的惯性测量单元标定方法，采用迭代方法逐步消除在初始对准过程中晃动基座环境引入的姿态误差，从而更好的适用于晃动基座环境下的标定。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是，包括：

沿惯性测量单元的轴向方向依次转动设定角度，且相邻两次转动过程间，惯性测量单元静止设定时间，并采集整个转动过程中惯性测量单元输出的数据；

基于采集的数据，在惯性测量单元的相邻两次转动过程中，以及第i个位置上的静止过程中进行连续导航，获取转动到达第i个位置时的瞬间速度和瞬间天向转角，以及转动完成后在第i个位置静止过程中的实时速度和实时天向转角；

基于获取的瞬间速度、瞬间天向转角、实时速度和实时天向转角，进行拟合，得到第i个位置的一阶中间参数；

利用一阶中间参数和一阶误差参数间的关系建立联立方程，基于所建立的联立方程，求解得到一阶误差参数，所述一阶误差参数包括加速度计零偏、加速度计标度因数、加速度计失准角、加速度计二次项系数、陀螺标度因数和陀螺失准角；

利用一阶误差参数计算得到第i个位置的二阶中间参数，根据二阶中间参数和二阶误差参数间的关系建立方程，求解得到二阶误差参数，所述二阶误差参数为陀螺零偏；

判断一阶误差参数和二阶误差参数的残差是否小于设定阈值，若是，则结束，若否，则使用得到的一阶误差参数和二阶误差参数的残差对一阶误差参数和二阶误差参数进行补偿，再次计算得到一阶误差参数和二阶误差参数，以此类推，直至计算得到的一阶误差参数和二阶误差参数的残差小于设定阈值。

在上述技术方案的基础上，所述沿惯性测量单元的轴向方向依次转动设定角度，且相邻两次转动过程间，惯性测量单元静止设定时间，具体步骤包括：