[发明专利]一种双轴旋转惯导系统姿态角误差标定方法

摘要

本发明提出了一种双轴旋转惯导系统姿态角误差标定方法，通过构造多个坐标系，将安装于内框架上的IMU的轴系与内环轴和外环轴之间存在的安装偏差角，即翻滚失准角标定出来，减少了圆锥误差角对系统姿态的影响；同时，采用卡尔曼滤波方法标定旋转轴之间的非正交角和轴本身的摆动角，并利用16位置旋转法获取卡尔曼滤波过程中的观测信息及导航数据，进一步提高了系统姿态精度和系统的长航时的导航精度。

主权项

1.一种双轴旋转惯导系统姿态角误差标定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：构造坐标系，包括：陀螺仪组件坐标系，记为G系，xg轴，yg轴，zg轴分别为x陀螺仪，y陀螺仪和z陀螺仪的敏感轴；加速度计组件坐标系，记为a系，xa轴，ya轴，za轴分别为x加速度计，y加速度计和z加速度计的敏感轴；IMU坐标系，记为S系，所述IMU坐标系与平台固联，并随平台旋转；所述IMU坐标系的中心在IMU结构中心，且初始蚀刻，ys轴与yg轴重合；实际平台坐标系，记为P系，zp以指向“天”为正，且沿天向旋转轴，yp为水平轴且以指向艏向为正；调制平均坐标系，记为所述调制平均坐标系为固定坐标系，其中心在IMU加速度计组合件中心，且初始时刻，轴指向“天”，并与z_p轴重合，指向艏；载体坐标系，记为b系，其原点在载体型心，xb轴，yb轴，zb轴分别指向船的右向，艏向和天向；系统底座坐标系，记为O系，其坐标中心与底座结构型心重合，其中，zo轴垂直于安装底面，yo轴平行于平台水平轴；内框架上读角装置坐标系，记为S1系，其与读角装置固联，且随IMU一起旋转，其中，ys1轴的方向为读角装置转子部分旋转矢量的正方向；内框架轴坐标系，记为K1系，所述内框架轴坐标系为固定坐标系，是指内框架上的读角装置处于零位时的坐标系；外框加上读角装置坐标系S2，其与读角装置固联，且随IMU一起旋转，ys2轴的方向为读角装置转子部分旋转矢量的正方向；外框架轴坐标系K2，其为固定坐标系，所述外框架轴坐标系为固定坐标系，是指外框架上的读角装置处于零位时的坐标系；还包括地球坐标系，记为e系，以及导航坐标系，记为n系；以上坐标系均满足右手定则；步骤2：标定IMU坐标系与实际平台坐标系之间的翻滚失准角，所述翻滚失准角是指安装于内框架上的IMU的轴系与内环轴和外环轴之间的安装偏差角；步骤3：考虑轴摆角和轴非正交角，建立IMU坐标系至调制平均坐标系之间的转换矩阵步骤4：利用卡尔曼滤波方法，标定IMU绕内环轴旋转产生的轴摆角α1，IMU绕外环轴旋转产生的轴摆角α2，以及实际平台坐标系与调制平均坐标系之间的轴非正交角η。