[发明专利]一种基于双轴转台的光学捷联惯导系统的标定方法

摘要

一种基于双轴转台的光学捷联惯导系统的标定方法，它有六大步骤：一、误差模型的选取；二、将惯导系统三轴朝向东北天方向安装到双轴转台上，整个系统连接通电预热后，采集数据；三：按照东北天、西南天、北东地、南西地、天南东、天北西、地北东、地南西、南天西、北天东、南地东、北地西十二位置，分别采集数据并存储到标定矩阵内；四、按照东北天、北西天两个位置，分别绕z、y、x以ω为±2°/s，±10°/s，±30°/s，±60°/s，±100°/s转动三分钟，将输出数据取均值存储到标定矩阵内；五：按照东北天、西南天、北东地、南西地四个位置，分别在每个位置上采集15分钟数据，并将输出数据取均值并存储到标定矩阵内；六、利用最小二乘法解算加速度计标定参数，利用解析法计算陀螺标定参数。

主权项

1.一种基于双轴转台的光学捷联惯导系统的标定方法，其特征在于：该方法具体布骤如下：步骤一：误差模型的选取；加速度计误差模型：faxfayfaz=kaxxkaxykaxzkayxkayykayzkazxkazykazz·AxAyAz+BaxBayBaz...(1)]]>陀螺误差模型：fgxfgyfgz=kgxxkgxykgxzkgyxkgyykgyzkgzxkgzykgzz·ωxωyωz+BgxBgyBgz...(2)]]>其中f_ai、f_gi分别为i轴加速度计、陀螺输出，A_i、ω_i分别为i轴加速度计、陀螺输入，B_ai、B_gi分别为i轴加速度计、陀螺零偏，k_aii、k_gii分别为输入i轴加速度计、陀螺单位输入在输出i轴上的投影，k_aij、k_gij分别为输入j轴加速度计、陀螺单位输入在输出i轴上的投影(i、j＝x，y，z)；步骤二：将惯导系统三轴朝向东北天方向安装到双轴转台上，转台、惯导系统、采集计算机连接完毕，通电预热30分钟后，进入数据采集过程；步骤三：按照十二位置即东北天、西南天、北东地、南西地、天南东、天北西、地北东、地南西、南天西、北天东、南地东、北地西位置，每个位置静态采集三分钟，并将数据取平均后，存储到标定矩阵内；步骤四：按照两个位置即东北天、北西天位置，分别绕z、y、x以ω为±2°/s，±10°/s，±30°/s，±60°/s，±100°/s转动三分钟，将输出数据取平均后存储到标定矩阵内；步骤五：按照四个位置即东北天、西南天、北东地、南西地位置，分别在每个位置上静态采集15分钟，将输出数据取均值并存储到标定矩阵内；步骤六：利用最小二乘法解算加速度计标定参数，利用解析法计算陀螺标定参数；1)利用最小二乘法解算加速度计标定参数：利用步骤三中十二位置的测量结果，其中表示x轴朝天的所有位置j轴输出的平均值；表示x轴朝地的所有位置j轴输出的平均值；表示y轴朝天的所有位置j轴输出的平均值；表示y轴朝地的所有位置j轴输出的平均值；表示z轴朝天的所有位置j轴输出的平均值；表示z轴朝地的所有位置j轴输出的平均值；Bax=(f‾axx++f‾axx-+f‾axy++f‾axy-+f‾axz++f‾axz-)/6...(3)]]>kaxx=(f‾axx+-f‾axx-)/2g...(4)]]>kaxy=(f‾axy+-f‾axy-)/2g...(5)]]>kaxz=(f‾axz+-f‾axz-)/2g...(6)]]>Bay=(f‾ayx++f‾ayx-+f‾ayy++f‾ayy-+f‾ayz++f‾ayz-)/6...(7)]]>kayx=(f‾ayx+-f‾ayx-)/2g...(8)]]>kayy=(f‾ayy+-f‾ayy-)/2g...(9)]]>kayz=(f‾ayz+-f‾ayz-)/2g...(10)]]>Baz=(f‾azx++f‾azx-+f‾azy++f‾azy-+f‾azz++f‾azz-)/6...(11)]]>kazx=(f‾azx+-f‾azx-)/2g...(12)]]>kazy=(f‾azy+-f‾azy-)/2g...(13)]]>kazz=(f‾azz+-f‾azz-)/2g...(14)]]>2)利用解析法解算陀螺标度因数和失准角：利用步骤四中三轴正反转测量结果，其中为绕j(j＝x，y，z)以角速率±ω_k为转动速率，在旋转n周时间内，i(i＝x，y，z)轴分别在角速率ω_k、-ω_k输出的平均值之差，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄、ω₅分别为2°/s，10°/s，30°/s，60°/s，100°/s；kgx=(ΔFgxx1‾2ω1+ΔFgxx2‾2ω2+ΔFgxx3‾2ω3+ΔFgxx4‾2ω4+ΔFgxx5‾2ω5)/5...(15)]]>kgy=(ΔFgyy1‾2ω1+ΔFgyy2‾2ω2+ΔFgyy3‾2ω3+ΔFgyy4‾2ω4+ΔFgyy5‾2ω5)/5...(16)]]>kgz=(ΔFgzz1‾2ω1+ΔFgzz2‾2ω2+ΔFgzz3‾2ω3+ΔFgzz4‾2ω4+ΔFgzz5‾2ω5)/5...(17)]]>Egxy=(ΔFgxy1‾2ω1+ΔFgxy2‾2ω2+ΔFgxy3‾2ω3+ΔFgxy4‾2ω4+ΔFgxy5‾2ω5)/5...(18)]]>Egxz=(ΔFgxz1‾2ω1+ΔFgxz2‾2ω2+ΔFgxz3‾2ω3+ΔFgxz4‾2ω4+ΔFgxz5‾2ω5)/5...(19)]]>Egyx=(ΔFgyx1‾2ω1+ΔFgyx2‾2ω2+ΔFgyx3‾2ω3+ΔFgyx4‾2ω4+ΔFgyx5‾2ω5)/5...(20)]]>Egyz=(ΔFgyz1‾2ω1+ΔFgyz2‾2ω2+ΔFgyz3‾2ω3+ΔFgyz4‾2ω4+ΔFgyz5‾2ω5)/5...(21)]]>Egzx=(ΔFgzx1‾2ω1+ΔFgzx2‾2ω2+ΔFgzx3‾2ω3+ΔFgzx4‾2ω4+ΔFgzx5‾2ω5)/5...(22)]]>Egzy=(ΔFgzy1‾2ω1+ΔFgzy‾2ω2+ΔFgzy3‾2ω3+ΔFgzy4‾2ω4+ΔFgzy5‾2ω5)/5...(23)]]>3)利用解析法解算陀螺零偏B_gx＝(f_1x+f_2x+f_3x+f_4x)/4..............................................(24)B_gy＝(f_1y+f_2y+f_3y+f_4y)/4..............................................(25)B_gz＝(f_1z+f_2z+f_3z+f_4z)/4..............................................(26)利用步骤五中测量结果，f_ij表示i位置j轴陀螺输出(i＝1，2，3，4；j＝x，y，z)。