[发明专利]一种捷联惯导系统无基准的系统级标定方法

摘要

本发明公开了一种捷联惯导系统无基准的系统级标定方法，其中，包括：第一步，建立惯导标定补偿模型；第二步，建立惯导标定补偿误差模型；第三步，进行标定转序编排与数据采集；第四步，标定误差解算及修正。本发明针对目前基于最小二乘辨识方法的这两个缺点，设计了一种捷联惯导系统无基准的系统级标定方法，可在无基准条件下，实现惯导在不同初始姿态、不同转序下的高精度标定。

主权项

一种捷联惯导系统无基准的系统级标定方法，其特征在于，包括：第一步，建立惯导标定补偿模型；惯导的标定补偿模型包括：角速度通道：加速度通道：其中，上标b表示相关参数在b系上的投影，为陀螺仪输出的b系相对i系的转动角速度，f^b为加速度计输出的比力，N_g＝[N_gx N_gy N_gz]^T，N_gx为X陀螺仪单位时间内输出的原始脉冲量，N_gy为Y陀螺仪单位时间内输出的原始脉冲量，N_gz为Z陀螺仪单位时间内输出的原始脉冲量，N_a＝[N_ax N_ay N_az]^T，N_ax为X加速度计输出的原始脉冲量，N_ay为Y加速度计输出的原始脉冲量，N_az为Z加速度计输出的原始脉冲量，K_g为角速度通道补偿矩阵，ε＝[ε_x ε_y ε_z]^T，ε_x为X陀螺仪常值漂移，ε_y为Y陀螺仪常值漂移，ε_z为Z陀螺仪常值漂移，K_a为加速度通道补偿矩阵，为X加速度计常值偏置，为Y加速度计常值偏置，为Z加速度计常值偏置；第二步，建立惯导标定补偿误差模型，包括：角速度和比力f^b的误差模型为：角速度误差：比力误差：其中，δK_gx为X陀螺的标度因数误差，δK_gy为Y陀螺的标度因数误差，δK_gz为Z陀螺的标度因数误差，E_gxy为X陀螺仪与惯导Y轴的安装误差，E_gxz为X陀螺仪与惯导Z轴的安装误差，E_gyx为Y陀螺仪与惯导X轴的安装误差、E_gyz为Y陀螺仪与惯导Z轴的安装误差，E_gzx为Z陀螺仪与惯导X轴的安装误差，E_gzy为Z陀螺仪与惯导Y轴的安装误差，为陀螺仪输出角速度误差，为惯导X轴向输入的真实角速度，为惯导Y轴向输入的真实角速度，为惯导Z轴向输入的真实角速度，δε_x为X陀螺仪的残余常值零偏，δε_y为Y陀螺仪的残余常值零偏，δε_z为Z陀螺仪的残余常值零偏，δf^b为加速度计输出比力误差，为惯导X轴向输入的真实比力，为惯导Y轴向输入的真实比力，为惯导Z轴向输入的真实比力，δK_ax为X陀螺的标度因数误差，δK_ay为Y陀螺的标度因数误差，δK_az为Z陀螺的标度因数误差，E_ayx为Y轴加速度计与惯导X轴的安装误差，E_azx为Z轴加速度计与惯导X轴的安装误差，E_azy为Z轴加速度计与惯导Y轴的安装误差，为X、Y、Z轴加速度计的残余常值偏置、为X、Y、Z轴加速度计的残余常值偏置、分别为X、Y、Z轴加速度计的残余常值偏置；第三步，进行标定转序编排与数据采集，包括：惯导的系统级标定方法采用静止‑翻转‑静止的转序编排策略，在第一个位置静止T₁时间，然后在T₂时间内完成第一次翻转，然后在第二个位置再静止T₁时间，然后再在T₂时间内完成第二次翻转，共翻转18次，在19个位置保持静止；然后将整个标定过程的惯导输出的原始数据进行采集，以便于离线解算；第四步，标定误差解算及修正，包括：a)获取采集的N_g和N_a，假设惯导系统经过粗略标定，标定参数分别为K_g0，ε₀，K_a0和输出的带有误差的角速度和比力分别为和则：标定解算过程如下：定义标定地点的东北天坐标系为导航坐标系，用n表示，在第一个位置，利用输出和进行初始对准，采用解析粗对准方法进行初始对准，包括：对第一个位置T₁时间内输出的和进行平均，记其平均值分别为和则可求得惯导的姿态矩阵：其中，gⁿ＝[0 0 g₀^T]，g₀为标定地点的重力加速度，ω_ie为地球自转角速度，L为标定地点纬度；记初始对准得到的姿态矩阵为b)在翻转过