[发明专利]基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法

说明书

本发明公开基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法,涉及提高仪器精度的技术领域；通过Allan方差方法对角速率数据进行处理，辨识出数据中含有的影响陀螺仪随机误差的噪声源，建立陀螺仪随机误差模型，利用随机多项式对陀螺仪随机误差模型进行逼近，将陀螺仪随机误差模型转化为确定的随机多项式系数的微分方程，进而对微分方程进行求解，得到每一时刻随机多项式的系数，从而计算出陀螺仪输出信号的统计信息，进一步分析获得陀螺仪的随机误差的误差精度，根据误差精度对陀螺仪的随机误差进行补偿，本发明将随机问题转化为确定性问题，快速有效地提高陀螺仪的精度，减少计算量和计算时间，同时通用性好，具有广泛应用价值。

技术领域

本发明公开提高陀螺仪精度的方法,涉及提高仪器精度的技术领域，具体地说是基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法。

背景技术

陀螺仪是一种广泛应用的高精度惯性敏感元件，是惯性导航系统中的必备核心部件之一，其测量精度的高低直接决定了惯性导航系统性能的好坏。陀螺仪误差主要包括确定性误差和随机性误差，其中确定性误差主要包括安装误差、零偏误差和刻度因子误差等，具有一定的规律性。因此，对于确定性误差而言，可以通过陀螺仪测试和高精度速率转台进行误差标定，进而根据误差模型在其工作时进行在线实时误差补偿。而由随机干扰引起的随机误差，主要包括量化噪声误差、角度随机游走误差和速率随机游走误差等，由于没有实际的物理模型进行建模，现在通常的做法是根据大量的实测数据，利用数理统计规律建立统计误差模型，然后对各种误差成分进行评估。实际工程应用中，现有技术中确定性误差可利用标定进行补偿，而随机性误差通常通过随机误差模型获取陀螺仪的随机误差输出信息，但现有的随机误差模型需要大量计算获得收敛的结果，且收敛效果不稳定。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提供基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法，可求解陀螺仪误差项的变化规律，减少了计算量和计算时间，从而得到陀螺仪随机误差在时间域下的误差方程，对于提高陀螺仪性能情况和误差补偿，都提供了有力依据。

本发明提出的具体方案是：

基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法，利用Allan方差分析辨识静态环境下陀螺仪输出的角速率数据中影响陀螺仪随机误差的噪声源，并建立陀螺仪随机误差模型，

利用随机多项式对陀螺仪随机误差模型进行逼近，将陀螺仪随机误差模型转化为确定的随机多项式系数的微分方程，通过求解微分方程获得每一时刻随机多项式的系数，分析获得陀螺仪的随机误差的误差精度，根据误差精度对陀螺仪的随机误差进行补偿。

优选地，所述的基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法中利用Allan方差分析辨识噪声源前，采集静态环境下陀螺仪输出的角速率数据，利用奈尔准则对陀螺仪的角速率数据的随机误差数据进行野值剔除和平滑处理。

优选地，所述的基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法中利用Allan方差分析辨识噪声源：

将角速率数据的分组样本容量值按照从小到大的顺序依次排列起来，并分别计算各个分组样本容量对应的Allan方差和Allan标准差，

将Allan标准差和其对应的分组样本容量值利用双对数曲线进行表达，

利用双对数曲线中的斜率范围辨识出陀螺仪随机误差数据含有的噪声项。

优选地，所述的基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法中通过求取随机多项式，采用随机配置法将陀螺仪随机误差模型转化为随机多项式系数的微分方程。

优选地，所述的基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法中采用随机配置法求解的过程：

对随机变量进行随机采样，得到的采样矢量，

将采样矢量带入随机多项式得到陀螺仪随机误差模型的动力学方程，