[发明专利]重力仪惯性组件系统级在线标定参考坐标系建立方法

权利要求书

1.一种平台式重力仪惯性测量组件系统级在线标定正交参考坐标系建立方法，其特征在于：

平台式重力仪的核心由惯性稳定平台与稳定平台上惯性测量组件中的高精度重力敏感器构成，载体运动过程中，理论上惯性稳定平台始终保持水平，重力敏感器敏感轴始终对准重力铅垂线方向，实现重力测量功能，惯性测量组件的核心是重力敏感器，此外还包括三支光纤陀螺仪、两支水平加速度计，重力敏感器也实现垂直加速度计功能，参与惯性稳定平台控制；

该方法包括以下步骤：

步骤1、建立惯性测量组件上加速度计的输入轴坐标系ox_ay_az_a，其中，ox_a，oy_a，oz_a轴与相应加速度计输入轴重合；其中，理想的状态下，3支光纤陀螺仪的敏感轴方向是相互垂直的，加速度计的输入轴方向也应该与陀螺输入轴方向相一致；实际上，由于加工和装配工艺的限制，加速度计的输入轴坐标系ox_ay_az_a和光纤陀螺仪的输入轴坐标系ox_gy_gz_g均不是正交坐标系，并且也不相互重合，通过标定来建立这两个非正交坐标系到一个正交参考坐标系ox_by_bz_b的坐标变换，导航解算及载体运动过程中惯性稳定平台的控制都基于此正交参考坐标系ox_by_bz_b完成；

步骤2、以加速度计输入轴为基础确定固定于惯性测量组件上的正交参考坐标系ox_by_bz_b，令正交参考系ox_by_bz_b的oz轴与加速度计的输入轴oz重合，并规定oy轴在加速度计坐标系oxoy平面内，然后根据右手坐标系确定ox轴；

其中，加速度计的输入轴坐标系ox_ay_az_a与正交参考坐标系ox_by_bz_b之间的关系用t_xz，t_xy，t_yx，t_yz，t_zy，t_zx6个参数表示，其中，ox′为ox_a在平面oz_bx_b上的投影，ox′与ox_a的夹角为t_xz，ox′与ox_b的夹角为t_xy，这样ox_a用两个参数t_xz，t_xy描述其在参考系ox_by_bz_b中的位置；同理，oy′为oy_a在平面ox_by_b上的投影，oy′与oy_a的夹角为t_yx，oy′与oy_b夹角为t_yz，oz′为oz_a在平面oy_bz_b上的投影，oz′与oz_a的夹角为t_zy，oz′与oz_b夹角为t_zx；由此得到加速度计的输入轴坐标系ox_ay_az_a与正交参考坐标系ox_by_bz_b之间的变换关系如下：

同理可得，光纤陀螺仪的输入轴坐标系ox_gy_gz_g与正交参考坐标系ox_by_bz_b之间的坐标变换关系用6个角度参数μ_xz、μ_xy、μ_yz、μ_yx、μ_zy、μ_zx表示为:

建立所述正交参考坐标系ox_by_bz_b时，t_zy，t_zx，t_yz均为零，则式(1)简化为：

假设三支加速度计测量得到比力信息分别为f_ax、f_ay、f_az，则根据(5)式，重力仪测量得到的原始重力信息f_bz为：

f_bz＝f_az…………………………………………………………………………(6)

由(6)式，平台式重力仪输出原始重力信息f_bz仅由重力敏感器输出f_az决定，与水平加速度计输出无关，由于重力敏感器精度较之水平加速度计高1个数量级，更有利于保证平台式重力仪的高分辨率和高稳定性，平台式重力仪惯性组件系统级在线标定以此正交参考坐标系ox_by_bz_b为基准实现。