[发明专利]基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计迭代补偿方法

摘要

本发明公开了基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计迭代补偿方法。该方法利用待补偿误差系数的显著性数值(F值)，取显著性最大的误差项进行补偿并重新分离误差系数和显著性分析，直到误差模型不显著，实现完全补偿。该方法适合于已知载体姿态时加速度计误差的补偿，尤其是利用火箭橇试验结果对加速度计高阶误差系数进行补偿以提高惯性测量系统导航精度。

主权项

基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计迭代补偿方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在火箭橇运行过程中，利用GPS对火箭橇橇体进行外测，得到每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的实际位移；(2)在火箭橇运行过程中，惯性测量系统实时采集自身的加速度和角速度，并根据测得的加速度和角速度进行导航解算，得到每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的理论位移以及火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的姿态变换矩阵；所述火箭橇轨道坐标系OX_lY_lZ_l的原点为火箭橇轨道起始点，OX_l轴指向火箭橇橇体运动前进方向，OZ_l轴朝上垂直于轨道，OY_l轴在水平面内垂直于轨道，且三者满足右手准则；火箭橇橇体坐标系OX_bY_bZ_b的原点为橇体中心，OX_b轴指向运动方向，OZ_b轴指天，OY_b轴分别与OX_b、OZ_b轴垂直，且满足右手准则；(3)根据每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的实际位移与理论位移计算每一时刻惯性测量系统的遥外测误差；其中T_i时刻惯性测量系统的遥外测误差为该时刻惯性测量系统相对于初始时刻的实际位移与理论位移的差值，i∈[1,n]，n为火箭橇试验中的外测采样点数；(4)利用每一时刻惯性测量系统的加速度和火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的姿态变换矩阵计算每一时刻的位置环境函数系数向量；(5)根据惯性测量系统加速度计待补偿的误差系数以及每一时刻惯性测量系统的遥外测误差和位置环境函数系数向量，建立位置环境函数方程S＝AX，其中，S为位置误差向量，S＝[ΔS₁ ΔS₂ … ΔS_n]^T，ΔS_i为T_i时刻和T_i‑1时刻遥外测误差的差值；X为加速度计待补偿的误差系数组成的列向量；A为环境函数系数矩阵，$A=\left[\begin{array}{c}{A^{\′}}_1\\ {A^{\′}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {A^{\′}}_n\end{array}\right],$A'_i为按照加速度计待补偿的误差系数从A_i中选取对应项组成的行向量，A_i为T_i时刻的位置环境函数系数向量；(6)对步骤(5)得到的位置环境函数方程进行显著性检验，当该位置环境函数方程不显著时，加速度计迭代补偿结束；否则，使用最小二乘法对加速度计待补偿的误差系数进行估计，进入步骤(7)；(7)对步骤(6)中经过估计的每个误差系数进行显著性检验，当所有误差系数不全显著时，去除最不显著的误差系数，进入步骤(5)；当所有误差系数全显著时，利用显著性数值最大的误差系数对每一时刻的加速度进行修正，得到每一时刻惯性测量系统更新后的加速度，并利用更新后的加速度进行导航解算得到每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的理论位移以及火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的姿态变换矩阵，然后进入步骤(3)，直到补偿结束。