專(zhuān)利名稱(chēng)：一種加速度計(jì)二次項(xiàng)誤差的系統(tǒng)級(jí)擬合標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種加速度計(jì)二次項(xiàng)誤差的系統(tǒng)級(jí)擬合標(biāo)定方法，屬于慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
(ニ)
背景技術(shù)：
標(biāo)定技術(shù)是慣性導(dǎo)航領(lǐng)域的核心技術(shù)之一，是ー種對(duì)誤差的辨識(shí)技木，即建立慣性元件和慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差數(shù)學(xué)模型，通過(guò)一系列的試驗(yàn)求解出誤差模型中的誤差項(xiàng)，進(jìn)而通過(guò)軟件算法來(lái)對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。標(biāo)定可以從軟件方面來(lái)提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度，常見(jiàn)的標(biāo)定誤差項(xiàng)有加速度計(jì)和陀螺的零偏誤差、標(biāo)度因數(shù)誤差、安裝誤差等。按層次來(lái)分，標(biāo)定可分為分立式標(biāo)定和系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定。當(dāng)前分立式標(biāo)定方法的理論研究已較為成熟，而系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法是由20世紀(jì)80年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，目前正成為標(biāo)定技術(shù)研究的熱點(diǎn)?！ぁし至⑹綐?biāo)定是直接利用加速度計(jì)和陀螺儀的輸出作為觀(guān)測(cè)量來(lái)對(duì)其誤差參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。分立式標(biāo)定通過(guò)設(shè)計(jì)合適的旋轉(zhuǎn)編排路徑以抵消地球自轉(zhuǎn)和重力加速度對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)標(biāo)定的影響。該方法標(biāo)定精度受隨機(jī)噪聲影響，通常需對(duì)同一系統(tǒng)進(jìn)行多次測(cè)試取其平均值。系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定是利用慣性導(dǎo)航輸出的系統(tǒng)誤差作為觀(guān)測(cè)量來(lái)辨識(shí)慣性器件的誤差參數(shù)。與分立式標(biāo)定相比，系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定的算法相對(duì)復(fù)雜，但系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定能抑制標(biāo)定過(guò)程中的測(cè)量噪聲，并縮短標(biāo)定時(shí)間，提高標(biāo)定精度。系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定又分為擬合標(biāo)定和濾波標(biāo)定。擬合標(biāo)定是通過(guò)建立特定運(yùn)動(dòng)激勵(lì)觀(guān)測(cè)導(dǎo)航誤差，擬合估計(jì)器件誤差參數(shù)。擬合標(biāo)定方法一般將導(dǎo)航速度變化率或比力作為觀(guān)測(cè)量。濾波標(biāo)定是指通過(guò)設(shè)計(jì)Kalman濾波器，將慣導(dǎo)系統(tǒng)各器件誤差參數(shù)作為濾波器狀態(tài)，觀(guān)測(cè)導(dǎo)航誤差濾波估計(jì)各器件誤差參數(shù)。楊杰，吳文啟所寫(xiě)的“激光陀螺捷聯(lián)系統(tǒng)高精度加速度計(jì)非線(xiàn)性模型參數(shù)標(biāo)定[J]”(見(jiàn)中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)2010，18 (5))提出基于角位置精度為5"的三軸轉(zhuǎn)臺(tái)，應(yīng)用最小ニ乘分步辨識(shí)的思想，通過(guò)正交六位置辨識(shí)出加速度計(jì)的二次項(xiàng)誤差。本方法屬于分立式標(biāo)定方法。張紅良寫(xiě)的“陸用高精度激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差參數(shù)估計(jì)方法研究[D]”.長(zhǎng)沙國(guó)防科技大學(xué)，2010，10.分別對(duì)擬合標(biāo)定方法和濾波標(biāo)定方法進(jìn)行了說(shuō)明，但該論文所述標(biāo)定方法中沒(méi)有考慮加速度計(jì)的二次項(xiàng)誤差。

發(fā)明內(nèi)容
I、目的本發(fā)明的目的是提供了ー種加速度計(jì)二次項(xiàng)誤差的系統(tǒng)級(jí)擬合標(biāo)定方法，它克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，能夠準(zhǔn)確地估計(jì)出加速度計(jì)的二次項(xiàng)誤差。2技術(shù)方案本發(fā)明ー種加速度計(jì)二次項(xiàng)誤差的系統(tǒng)級(jí)擬合標(biāo)定方法，該方法具體步驟如下步驟一將慣組安裝到轉(zhuǎn)臺(tái)上，慣組初始朝向?yàn)榈丞`東ー南。設(shè)置陀螺輸出已預(yù)先標(biāo)定并進(jìn)行補(bǔ)償。慣組通電預(yù)熱三十分鐘，采樣周期dt=0. Ols0步驟ニ 見(jiàn)

圖1，第一位置即地ー東ー南旋轉(zhuǎn)。開(kāi)始采集慣組數(shù)據(jù)。首先靜置一分鐘，然后使慣組以10° /s的角速度繞Y軸正向旋轉(zhuǎn)180°，旋轉(zhuǎn)完畢再靜置一分鐘，停止米數(shù)。步驟三見(jiàn)圖1，第二位置即天ー東ー北旋轉(zhuǎn)。開(kāi)始采集慣組數(shù)據(jù)，首先使慣組在步驟ニ旋轉(zhuǎn)完畢位置靜置一分鐘，然后使轉(zhuǎn)臺(tái)以10° /s的角速度繞慣組Z軸正向旋轉(zhuǎn)180°，旋轉(zhuǎn)完畢再靜置一分鐘。停止采數(shù)。步驟四見(jiàn)圖1，第三位置即西ー北一地旋轉(zhuǎn)。將慣組安裝到轉(zhuǎn)臺(tái)上，慣組初始朝向?yàn)槲鳗`北一地。開(kāi)始采集慣組數(shù)據(jù)，首先靜置一分鐘，然后使轉(zhuǎn)臺(tái)以10° /s的角速度繞慣組Y軸正向旋轉(zhuǎn)180°，旋轉(zhuǎn)完畢再靜置一分鐘。停止采數(shù)。步驟五見(jiàn)圖1，第四位置即北一天ー東旋轉(zhuǎn)。將慣組安裝到轉(zhuǎn)臺(tái)上，三個(gè)坐標(biāo)軸分別朝向北一天ー東。開(kāi)始采集慣組數(shù)據(jù)，首先靜置一分鐘，然后使轉(zhuǎn)臺(tái)以10° /s的角速度繞慣組Z軸正向旋轉(zhuǎn)180°，旋轉(zhuǎn)完畢再靜置一分鐘。停止采數(shù)，至此四組旋轉(zhuǎn)完畢。步驟六對(duì)以上各組慣組采集的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行導(dǎo)航解算，并計(jì)算各軸向速度誤差，見(jiàn)圖2-圖5。將各組慣組數(shù)據(jù)采集對(duì)應(yīng)的起始時(shí)刻記為T(mén)tl，轉(zhuǎn)動(dòng)前靜置一分鐘的末時(shí)刻記為T(mén)1，轉(zhuǎn)動(dòng)完靜置一分鐘的末時(shí)刻記為T(mén)2。由于慣組只有角運(yùn)動(dòng)沒(méi)有線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)速度誤差可用下式表示
權(quán)利要求
1. ー種加速度計(jì)二次項(xiàng)誤差的系統(tǒng)級(jí)擬合標(biāo)定方法，其特征在于該方法具體步驟如下 步驟ー將慣組安裝到轉(zhuǎn)臺(tái)上，慣組初始朝向?yàn)榈丞`東ー南；設(shè)置陀螺輸出已預(yù)先標(biāo)定并進(jìn)行補(bǔ)償，慣組通電預(yù)熱三十分鐘，采樣周期dt=0. Ols ； 步驟ニ第一位置即地ー東ー南旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始采集慣組數(shù)據(jù)，首先靜置一分鐘，然后使慣組以10° /s的角速度繞Y軸正向旋轉(zhuǎn)180°，旋轉(zhuǎn)完畢再靜置一分鐘，停止采數(shù)； 步驟三第二位置即天ー東ー北旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始采集慣組數(shù)據(jù)，首先使慣組在步驟ニ旋轉(zhuǎn)完畢位置靜置一分鐘，然后使轉(zhuǎn)臺(tái)以10° /s的角速度繞慣組Z軸正向旋轉(zhuǎn)180°，旋轉(zhuǎn)完畢再靜置一分鐘，停止采數(shù)； 步驟四第三位置即西ー北一地旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始采集慣組數(shù)據(jù)，首先靜置一分鐘，然后使轉(zhuǎn)臺(tái)以10° /s的角速度繞慣組Y軸正向旋轉(zhuǎn)180°，旋轉(zhuǎn)完畢再靜置一分鐘，停止采數(shù)；步驟五第四位置即北一天一東旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始采集慣組數(shù)據(jù)，首先靜置一分鐘，然后使轉(zhuǎn)臺(tái)以10° /s的角速度繞慣組Z軸正向旋轉(zhuǎn)180°，旋轉(zhuǎn)完畢再靜置一分鐘，停止采數(shù)，至此四組旋轉(zhuǎn)完畢； 步驟六對(duì)以上各組慣組采集的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行導(dǎo)航解算，并計(jì)算各軸向速度誤差，將各組慣組數(shù)據(jù)采集對(duì)應(yīng)的起始時(shí)刻記為T(mén)tl，轉(zhuǎn)動(dòng)前靜置一分鐘的末時(shí)刻記為T(mén)1，轉(zhuǎn)動(dòng)完靜置一分鐘的末時(shí)刻記為T(mén)2 ;由于慣組只有角運(yùn)動(dòng)沒(méi)有線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)速度誤差用下式表示 Sv1i(I)-Y1(I) 其中i = 1，2，3，4,表示第i位置旋轉(zhuǎn)；j=x, y, z,表示對(duì)應(yīng)j軸向的速度誤差； 步驟七設(shè)計(jì)卡爾曼濾波器；狀態(tài)變量為[み (0 Ofj(I) CT；(0] .使用標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼方程進(jìn)行迭代，濾波完畢得到; 系統(tǒng)狀態(tài)方程 Γδν；(/) 「O I。]ドう叫 Γο~ ニ 卿)= 001+ OSv1jIt) O O O J レ， 觀(guān)測(cè)方程 Γ^(θ Ζ.= O O] dv){t) +/Ii —)—其中W〗和μ j分別為狀態(tài)噪聲和觀(guān)測(cè)噪聲； 步驟八解析計(jì)算，求出加速度計(jì)的二次項(xiàng)系數(shù)誤差； 首先令
全文摘要
一種加速度計(jì)二次項(xiàng)誤差的系統(tǒng)級(jí)擬合標(biāo)定方法，它有八大步驟一、將慣組安裝到轉(zhuǎn)臺(tái)上，慣組初始朝向?yàn)榈亍獤|—南，采樣周期dt=0.01s；二、第一位置旋轉(zhuǎn)，采集慣組數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)完畢靜置一分鐘，停止采數(shù)；三、第二位置旋轉(zhuǎn)，采集慣組數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)完畢靜置一分鐘，停止采數(shù)；四、第三位置旋轉(zhuǎn)，將慣組安裝到轉(zhuǎn)臺(tái)上，慣組初始朝向?yàn)槲鳌薄?，采集慣組數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)完畢靜置一分鐘，停止采數(shù)；五、第四位置旋轉(zhuǎn)，將慣組安裝到轉(zhuǎn)臺(tái)上，三個(gè)坐標(biāo)軸分別朝向北—天—東，采集慣組數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)完畢靜置一分鐘，停止采數(shù)，至此四組旋轉(zhuǎn)完畢；六、對(duì)以上各組慣組采集的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行導(dǎo)航解算，計(jì)算各軸向速度誤差；七設(shè)計(jì)卡爾曼濾波器；八解析計(jì)算，求出加速度計(jì)的二次項(xiàng)系數(shù)誤差。
文檔編號(hào)G01P21/00GK102680740SQ201210139479
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者張春熹, 李保國(guó), 湯卓, 蘆佳振 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)