[发明专利]挠性陀螺仪静态漂移误差模型最优二十四位置标定方法

摘要

本发明公开了一种挠性陀螺仪静态漂移误差模型最优二十四位置标定方法，是将挠性陀螺仪安装在三轴位置速率转台上，挠性陀螺仪与数据采集设备相连，数据采集设备与计算机相连；采用离散D－最优设计构造方法进行设计，从整个试验空间中选取二十四个空间位置取向作为陀螺坐标系取向并进行试验。对于挠性陀螺静态漂移误差模型中的最优漂移系数，是指由挠性陀螺最优二十四位置试验测试数据得到的挠性陀螺静态漂移误差模型漂移系数，其最接近漂移系数真值，即由标定得到的最优漂移系数进行挠性陀螺静态漂移误差补偿后，可以进一步提高挠性陀螺的测量精度。

主权项

1、一种挠性陀螺仪静态漂移误差模型最优二十四位置标定方法，是在将挠性陀螺仪安装在三轴位置速率转台上，挠性陀螺仪与数据采集设备相连，数据采集设备与计算机相连；所述计算机内安装有位置测量软件；其特征在于有下列标定执行步骤：挠性陀螺静态漂移误差求解系统初始化后，首先进行挠性陀螺仪的稳态试验，如果挠性陀螺仪的稳态试验正常，则分别按照传统二十四位置、最优二十四位置转动三轴位置速率转台，每一位置上挠性陀螺仪的输出测量值通过数据采集设备进行数据采集后输出至计算机中进行保存；当所有位置下的挠性陀螺仪输出测量值采集完成后，将采集到的传统二十四位置、最优二十四位置所有数据，基于挠性陀螺静态漂移误差模型G1，以及应用最小二乘法解析，获得传统二十四位置漂移系数和最优二十四位置漂移系数；然后利用补偿模型G2与传统二十四位置漂移系数、补偿模型G2与最优二十四位置漂移系数分别对挠性陀螺仪输出测量值进行补偿，并计算出补偿后的测量值；挠性陀螺静态漂移误差模型G1为：$G_1=\left[\begin{array}{c}{i}_x\\ i_y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{U}_0\\ V_0\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{U}_1& U_2\\ V_1& V_2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\omega }_Y\\ {\omega }_X\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{U}_3& U_4\\ V_3& V_4\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_X\\ a_Y\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{U}_5\\ V_5\end{array}\right]a_Z+\left[\begin{array}{cc}{U}_6& U_7\\ V_6& V_7\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_X{a}_Z\\ a_Y{a}_Z\end{array}\right],$其中，$U_1=\frac{\cos (ϵ+\xi )}{{\left(\mathrm{SF}\right)}_Y\cos \xi },$$V_1=\frac{-\sin ϵ}{{\left(\mathrm{SF}\right)}_X\cos \xi },$ $U_2=\frac{\sin (ϵ+\xi )}{{\left(\mathrm{SF}\right)}_Y\cos \xi },$$V_2=\frac{\cos ϵ}{{\left(\mathrm{SF}\right)}_X\cos \xi },$U0＝U1×D(X)F+U2×D(Y)F，V0＝V1×D(X)F+V2×D(Y)F，U3＝U1×D(X)X+U2×D(Y)X，V3＝V1×D(X)X+V2×D(Y)X，U4＝U1×D(X)Y+U2×D(Y)Y，V4＝V1×D(X)Y+V2×D(Y)Y，U5＝U1×D(X)Z+U2×D(Y)Z，V5＝V1×D(X)Z+V2×D(Y)Z，U6＝U1×D(X)XZ+U2×D(Y)XZ，V6＝V1×D(X)XZ+V2×D(Y)XZ，U7＝U1×D(X)YZ+U2×D(Y)YZ，V7＝V1×D(X)YZ+V2×D(Y)YZ；式中：ix表示挠性陀螺仪X测量轴的力矩器电流所对应的脉冲数，iy表示挠性陀螺仪Y测量轴的力矩器电流所对应的脉冲数，ωX表示地球自转角速度在挠性陀螺仪X测量轴上的分量，ωY表示地球自转角速度在挠性陀螺仪Y测量轴上的分量，aX表示挠性陀螺仪X测量轴上的加速度分量，aY表示挠性陀螺仪Y测量轴上的加速度分量，aZ 表示挠性陀螺仪Z自转轴上的加速度分量，(SF)X表示挠性陀螺仪X测量轴的力矩器刻度系数，(SF)Y表示挠性陀螺仪Y测量轴的力矩器刻度系数，ε表示挠性陀螺仪的力矩器X轴与挠性陀螺仪的壳体X轴之间的夹角，ξ表示挠性陀螺仪的力矩器Y轴与挠性陀螺仪的壳体Y轴之间的夹角；挠性陀螺静态漂移误差补偿模型G2为：$G_2=\left\{\begin{array}{c}D\left(X\right)=D{\left(X\right)}_F+D{\left(X\right)}_X{a}_X+D{\left(X\right)}_Y{a}_Y+D{\left(X\right)}_Z{a}_Z+D{\left(X\right)}_{\mathrm{XZ}}{a}_X{a}_Z+D{\left(X\right)}_{\mathrm{YZ}}{a}_Y{a}_Z\\ D\left(Y\right)=D{\left(Y\right)}_F+D{\left(Y\right)}_X{a}_X+D{\left(Y\right)}_Y{a}_Y+D{\left(Y\right)}_Z{a}_Z+D{\left(Y\right)}_{\mathrm{XZ}}{a}_X{a}_Z+D{\left(Y\right)}_{\mathrm{YZ}}{a}_Y{a}_Z\end{array}\right\},$式中：D(X)表示挠性陀螺仪X测量轴的漂移量，D(Y)表示挠性陀螺仪Y测量轴的漂移量，D(X)F表示挠性陀螺仪沿X测量轴与加速度无关的漂移系数，D(Y)F表示挠性陀螺仪沿Y测量轴与加速度无关的漂移系数，D(X)X表示X测量轴中挠性陀螺仪绕X测量轴与加速度一次方有关的漂移系数，D(X)Y表示X测量轴中挠性陀螺仪绕Y测量轴与加速度一次方有关的漂移系数，D(X)Z表示X测量轴中挠性陀螺仪绕Z自转轴与加速度一次方有关的漂移系数，D(Y)X表示Y测量轴中挠性陀螺仪绕X测量轴与加速度一次方有关的漂移系数，D(Y)Y表示Y测量轴中挠性陀螺仪绕Y测量轴与加速度一次方有关的漂移系数，D(Y)Z表示Y测量轴中挠性陀螺仪绕Z自转轴与加速度一次方有关的漂移系数，D(X)XZ表示X测量轴中挠性陀螺仪绕X、Z测量轴与加速度二次方有关的漂移系数，D(X)YZ表示X测量轴中挠性陀螺仪绕Y、Z测量轴与加速度二次方有关的漂移系数，D(Y)XZ表示Y测量轴中挠性陀螺仪绕X、Z测量轴与加速度二次方有关的漂移系数，D(Y)YZ表示Y测量轴中挠性陀螺仪绕X、Z测量轴与加速度二次方有关的漂移系数，aX表示挠性陀螺仪X测量轴上的加速度分量，aY表示挠性陀螺仪Y测量轴上的加速度分量，aZ表示挠性陀螺仪Z自转轴上的加速度分量。