[发明专利]应用激光多普勒测速仪测试捷联挠性陀螺动态随机漂移的方法

摘要

本发明公开了一种应用激光多普勒测速仪测试捷联挠性陀螺动态随机漂移的方法，属于惯性技术领域。所述的测试方法中，将被测试挠性捷联惯组安装在试验车上；挠性捷联惯组上电预热，直至稳定；同步采集挠性捷联惯组数据、激光多普勒测速仪数据；试验车保持静止，利用卡尔曼滤波器进行基于航向180度的两位置静基座初始对准；试验车启动，开始跑车，全程进行惯性/多普勒组合导航估算；本发明所提出的方法以激光多普勒测速仪精确的速度测量为观测信息，通过卡尔曼滤波器估算挠性陀螺在车载动态环境下随机漂移误差大小，弥补当前仅采用实验室多位置法标定测试评价的不足，为挠性陀螺及挠性惯组动态精度分析提供辅助分析手段和评价依据。

主权项

1.应用激光多普勒测速仪测试捷联挠性陀螺动态随机漂移的方法，其特征在于：第一步：将被测试挠性捷联惯组通过工装紧固安装在试验车上，连接挠性捷联惯组、激光多普勒测速仪、电源、采集计算机之间的线缆并检查正确；第二步：挠性捷联惯组上电预热，直至稳定；第三步：打开采集计算机上的数据采集与导航计算软件，输入初始地理位置信息，然后开始同步采集挠性捷联惯组数据、激光多普勒数据；第四步：试验车保持静止，利用卡尔曼滤波器进行基于航向180度的两位置静基座初始对准；静基座初始对准采用惯性/零速组合导航，导航坐标系取为游动自由方位坐标系，所使用的卡尔曼滤波器系统状态方程和量测方程为：δθ——角位置误差矢量，包括x和y两个方向的分量δθ_x和δθ_y；δh——高度误差；δv——速度误差矢量，包括x、y和z三个方向的分量δv_x、δv_y和δv_z；ψ——姿态角误差，包括x、y和z三个方向的误差ψ_x、ψ_y和ψ_z；v——载体运动速度矢量，包括x、y和z三个方向的分量v_x、v_y和v_z；ρ——载体运动角速率矢量；Ω——地球自转角速率矢量；ω——ρ+Ω；g——地球重力加速度；R——地球半径；f——载体感受的比力矢量，包括x、y和z三个方向的分量f_x、f_y和f_z；δf——加速度计输出误差，包括x、y和z三个方向的输出误差δf_x、δf_y和δf_z；ε——挠性陀螺随机漂移误差，包括x、y和z三个方向的输出误差ε_x、ε_y和ε_z；C_ij——捷联矩阵元素，i＝(1，2，3)，j＝(1，2，3)；τ_a，τ_g——分别为加速度计和挠性陀螺随机漂移误差相关时间常数；惯性/零速组合的量测模型为Z₁(t)＝[O_3×3|I_3×3|O_3×9]X(t)+η₁(t)        (2)其中，X(t)＝[δθ_x δθ_y δh δv_x δv_y δv_z ψ_x ψ_y ψ_z δf_x δf_y δf_z ε_x ε_y ε_z]^T是卡尔曼滤波器的状态矢量，I_3×3是3阶单位阵，Z₁(t)零速修正观测矢量，η₁(t)为零速量测噪声矢量，t是时间；第五步：试验车启动，开始跑车，路径的特点为“直线匀速+加减速+左右转向”，全程进行惯性/多普勒组合导航估算，得到车载试验动态过程中捷联挠性陀螺动态随机漂移误差的估算值ε_x、ε_y和ε_z；第六步：最后试验车停止、熄火，停止数据采集和估算，保存估算结果，挠性捷联惯组断电，系统断电。