[发明专利]一种标定加速度计高阶误差系数的方法

说明书

一种标定加速度计高阶误差系数的方法，解决了现有加速度计误差模型标定试验很难产生足够大的比力输入充分激励高阶误差系数的问题，属于惯导系统技术领域。本发明包括：将加速度计安装在变速离心机的转轴上，变速离心机的主轴角速率随时间变化，产生交变的向心加速度和交变的切向加速度；确定变速离心机存在的误差项，构建相应坐标系；根据坐标系及误差项，得到加速度计的精密比力输入在输入轴、摆轴和输出轴三个轴上的分量；所述加速度计的精密比力输入包括重力加速度比力、向心加速度比力、切向加速度比力以及地球自转产生的哥氏加速度比力；根据加速度计的精密比力输入在三个轴上的分量得到加速度计误差模型，标定加速度计高阶误差系数。

技术领域

本发明涉及一种标定加速度计高阶误差系数的方法，属于惯导系统技术领域。

背景技术

加速度计主要用来感测运载体的线运动信息，是构成惯导系统的核心器件之一。因此加速度计已广泛应用于航天航空飞行器、航海船舶以及远程制导武器等需要精确导航、制导与控制的系统中。其测量精度的高低与性能优劣直接影响到惯导系统的精度和性能，提升加速度计误差系数的标定精度，意味着可以根据标定的误差模型系数更好的补偿系统，提高其导航精度，所以有必要充分研究加速度计的标定方法。

加速度计的误差模型标定方法主要分为重力场标定以及高过载环境标定，目前还未见有在高动态过载环境条件下标定的相关报道。重力场标定通常是采用重力场静态翻滚试验的方法，即根据试验的设计要求改变重力加速度在加速度计输入轴、摆轴以及输出轴方向上的比力分量，作为加速度计测试的输入量，对加速度计的各项误差系数进行标定。然而加速度计通常是工作在高于g状态下，在±1g重力场条件下只有重力加速度作为加速度计的激励输入，无法覆盖加速度计的任务空间，所以这种方法并不能精确地标定加速度计误差模型中的交叉耦合系数和高阶非线性系数。为了提供充分的比力输入激励加速度计的非线性误差项，需要借助精密离心机、振动台和火箭撬等测试设备提供高过载环境进行标定，其中最为广泛的是在离心机上标定加速度计。

近些年来，有许多有关加速度计误差模型标定方法的文献。其中“加速度计在精密离心机上的标定方法与误差分析”(中国惯性技术学报,孙闯,201902)在主轴匀速转动的离心机上设计了标定试验方法，克服了离心机误差以及向心加速度对误差模型奇异二次项的影响，提高了标定的精度以及效率。文献“陀螺加速度计交叉二次项的线振动台测试方法”(导航定位与授时,孙闯,201709)通过在离心机结构上安装反转平台的方法，给加速度计提供高于1g的比力输入，更加准确的标定加速度计高阶误差系数并且缩短了测试的周期，同样有着更高的精度与效率。然而这些方法都是在离心机主轴保持匀角速率旋转的情况下获得的，并没有激励出动态高过载比力。

以往的加速度计误差模型标定试验中，通常很难产生足够大的比力输入充分激励高阶误差系数，亦或是为了构造高过载环境在离心机结构上设计安装反转平台等设备使得试验变得复杂。

发明内容

针对现有加速度计误差模型标定试验很难产生足够大的比力输入充分激励高阶误差系数的问题，本发明提供一种通过控制变速离心机的转速变化，激励出交变的向心加速度和交变的切向加速度，从而提高加速度计高阶误差模型系数误差系数的标定精度的方法。本发明的一种标定加速度计高阶误差系数的方法，

一种标定加速度计高阶误差系数的方法，所述方法包括：

S1、将加速度计安装在变速离心机的转轴上，变速离心机的主轴角速率随时间变化，产生交变的向心加速度和交变的切向加速度；

S2、确定S1中变速离心机存在的误差项，构建相应坐标系；

S3、根据建立的坐标系及确定的误差项，得到加速度计的精密比力输入在输入轴、摆轴和输出轴三个轴上的分量；

所述加速度计的精密比力输入包括重力加速度比力、向心加速度比力、切向加速度比力以及地球自转产生的哥氏加速度比力；