[发明专利]一种激光陀螺惯性测量单元的温度标定方法

摘要

一种精确标定激光陀螺惯性测量单元温度误差系数的方法，利用带有温箱的三轴转台，通过在某温度点下长期保温的措施使LIMU达到整体热平衡，采用动态旋转和静态24位置相结合的标定方法精确标定出该温度点下陀螺标度因数、陀螺常值漂移、加速度计标度因数和加速度计常值偏置等系统固有误差系数，再利用该温度点下LIMU的固有误差系数，对LIMU进行高、低温度循环试验，进一步标定出陀螺常值漂移、加速度计常值偏置的温度误差系数，包括一次温度系数、二次温度系数、温度梯度系数和温度变化率系数共30个温度相关系数。本发明具有精度高且操作简单的特点，大大提高了LIMU在变温环境下的使用精度。

主权项

一种激光陀螺惯性测量单元的温度标定方法，其特征在于实现步骤如下：(1)将激光陀螺惯性测量单元(LIMU)安装在带有温箱的三轴转台上，设定温箱内温度为TM为20℃～30℃，在LIMU上电工作状态下保温6～8小时；(2)利用三轴转台对LIMU进行动态旋转标定试验，转动三轴转台依次将LIMU的X轴、Y轴、Z轴与三轴转台的Z轴重合，其余两轴处于水平面内，在每一个位置使三轴转台以角速率ω0绕地理坐标系的Z轴顺时针、逆时针两个方向各旋转360°，记录LIMU输出数据；(3)利用所记录的LIMU输出数据，根据LIMU误差数学模型，利用顺时针、逆时针旋转时陀螺常值误差和加速度有关误差相互抵消的原理，计算陀螺的标度因数和安装误差；(4)利用三轴转台对LIMU进行对称24位置静态标定试验，旋转三轴转台使LIMU的X、Y、Z三个坐标轴与当地地理坐标系重合，然后依次旋转三轴转台，使LIMU的X、Y、Z三个坐标轴的指向变化，旋转24次就会得到24个不同位置，在每个位置上记录3～5分钟LIMU的输出数据；(5)根据各位置上LIMU的每个轴输出数据与地球自转角速度和重力加速度在各个轴上投影分量之间的关系，在LIMU误差数学模型的基础上，采用对称位置误差相消法，计算得到激光陀螺的常值漂移、加速度有关误差项和加速度计标度因数、加速度计常值偏置、加速度计安装误差；(6)旋转转台使LIMU的xyz三个坐标轴与当地地理坐标系重合，设定高、低温循环试验参数，包括最高温度TH为45℃～55℃，最低温度TL为‑40℃～‑30℃，保温时间tT为150～180分钟，温度变化速率vT为1～3℃/分钟，设置三轴转台的温箱温度按照以下规律进行变化：①在TM保温tT；②以‑vT的速率从TM降温至TL；③在TL保温tT；④以vT的速率从TL升温至TH；⑤在TH保温tT；⑥以‑vT的速率从TH降温至TM；⑦在TM保温tT；记录LIMU输出数据，同时记录下激光陀螺和加速度计输出的温度数据；(7)根据LIMU记录的输出数据，计算出温度循环试验过程中与TM恒温环境下激光陀螺常值漂移和加速度计常值偏置所产生的偏差量，带入激光陀螺常值漂移和加速度计常值偏置的温度误差模型中，与激光陀螺和加速度计输出的温度数据进行线性拟合，计算得到X、Y、Z三个方向激光陀螺常值漂移的一次温度系数qi1和qi2，二次温度系数qi3和qi4、温度梯度系数qi5、温度变化率系数qi6和qi7，三个方向加速度计常值偏置的一次温度系数ei1、二次温度系数ei2和温度变化率系数ei3共30个系数，i=x，y，z。