一種陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法，用于陀螺加速度計(jì)誤差系數(shù)的標(biāo)定，包括：選擇陀螺加速度計(jì)的誤差模型；根據(jù)所選擇的陀螺加速度計(jì)的誤差模型確定分度頭角位置翻滾試驗(yàn)方案；進(jìn)行翻滾試驗(yàn)并測量陀螺加速度計(jì)的輸出；確定陀螺加速度計(jì)的各項(xiàng)誤差系數(shù)。本發(fā)明的方法中，采用分度頭六位置翻滾試驗(yàn)標(biāo)定陀螺加速度計(jì)簡化誤差模型、采用分度頭九位置翻滾試驗(yàn)標(biāo)定陀螺加速度計(jì)完整誤差模型，能夠針對(duì)不同的應(yīng)用場合，合理的選用不同的標(biāo)定試驗(yàn)方案，可用于導(dǎo)航與制導(dǎo)領(lǐng)域?qū)铀俣扔?jì)的誤差補(bǔ)償，有效地提高了導(dǎo)航和制導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)用精度。
【專利說明】一種陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法，屬于航空、航天、航海用導(dǎo)航陀螺加速度計(jì)的標(biāo)定及檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]為了精確標(biāo)定陀螺加速度計(jì)數(shù)學(xué)模型各誤差系數(shù)的數(shù)值，可行的標(biāo)定方法是在重力場內(nèi)進(jìn)行多位置的傾斜翻滾試驗(yàn)。該試驗(yàn)通常使用帶有試驗(yàn)夾具的精密分度頭進(jìn)行測試，將被測的陀螺加速度計(jì)安裝在試驗(yàn)夾具上，使陀螺加速度計(jì)的輸入軸精確地垂直于分度頭的轉(zhuǎn)軸。分度頭的轉(zhuǎn)軸置于精確水平，并且沿東西方向。陀螺加速度計(jì)以輸入軸方向沿當(dāng)?shù)刂亓Υ咕€方向?yàn)檎闷鹗键c(diǎn)(0° )，依次向北或向南在垂直平面內(nèi)繞分度頭的轉(zhuǎn)軸傾斜翻轉(zhuǎn)，并于事先確定的多個(gè)角位置處測量陀螺加速度計(jì)的輸出。在地球重力場中，各設(shè)定角位置處的加速度輸入方向、大小各不相同，通過這些角位置處不同大小重力加速度輸入的激勵(lì)，可以求解出各個(gè)誤差系數(shù)的解。
[0003]對(duì)于加速度計(jì)的標(biāo)定，標(biāo)定試驗(yàn)角位置方案的不同，決定了可標(biāo)定誤差系數(shù)的多少和標(biāo)定精度。陀螺加速度計(jì)現(xiàn)有標(biāo)定方法，只測量陀螺加速度計(jì)正置(Θ =0° )和倒置(Θ = 180° )的兩個(gè)位置的輸出，計(jì)算出零次項(xiàng)誤差系數(shù)和一次項(xiàng)誤差系數(shù)，得到的系數(shù)擬合精度較低，不能滿足需要關(guān)注陀螺加速度計(jì)非線性輸出并進(jìn)行補(bǔ)償?shù)母呔葢?yīng)用場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法，本方法能夠根據(jù)目標(biāo)誤差模型合理的選取對(duì)應(yīng)最優(yōu)的試驗(yàn)方案，從而得到較高精度的標(biāo)定結(jié)果。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案包括:
[0006]一種陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、確定陀螺加速度計(jì)的誤差模型
[0008]對(duì)于不涉及非線性誤差的陀螺加速度計(jì)應(yīng)用場合，選擇下面的式(I)表示的簡化誤差模型；對(duì)于涉及非線性誤差的陀螺加速度計(jì)應(yīng)用場合，選擇下面的式(2)表示的完整誤差模型:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、確定陀螺加速度計(jì)的誤差模型 對(duì)于不涉及非線性誤差的陀螺加速度計(jì)應(yīng)用場合，選擇下面的式(I)表示的簡化誤差模型；對(duì)于涉及非線性誤差的陀螺加速度計(jì)應(yīng)用場合，選擇下面的式(2)表示的完整誤差模型:
I = k0+klxax+ ε (1) y = k0 + klxax + klYaY + k2xa2x + k2x |ax| ax + k,XYaxaY +ε (2) 上面的公式中，y為陀螺加速度計(jì)的輸出；ax為沿陀螺加速度計(jì)的敏感軸的加速度輸入；aY為沿陀螺加速度計(jì)橫向軸的加速度輸入Aci為陀螺加速度計(jì)零次項(xiàng)誤差系數(shù)；klx為陀螺加速度計(jì)一次項(xiàng)誤差系數(shù)；k1Y為陀螺加速度計(jì)橫向軸一次項(xiàng)誤差系數(shù)；k2X為陀螺加速度計(jì)二次項(xiàng)誤差系數(shù)；k2X’為陀螺加速度計(jì)與方向無關(guān)的二次項(xiàng)系數(shù)；k2XYS陀螺加速度計(jì)橫向耦合二次項(xiàng)誤差系數(shù)；ε為模型殘差； 步驟二、根據(jù)所選擇的陀螺加速度計(jì)的誤差模型確定分度頭角位置翻滾試驗(yàn)方案 確定在翻滾試驗(yàn)中，陀螺加速度計(jì)傾斜的角位置數(shù)量N、每個(gè)角位置處陀螺加速度計(jì)的敏感軸相對(duì)于重力矢量的傾斜角度Θ、以及在每個(gè)角位置測量陀螺加速度計(jì)的輸出時(shí)所裝訂的進(jìn)動(dòng)圈數(shù)，并且，Θ以順時(shí)針方向?yàn)檎?，其中? 對(duì)于簡化誤差模型，取N為1、2、3、4、5、6 ; Θ相應(yīng)地為O。、60。、120。、180。、240。、300° ;并且裝訂圈數(shù)為3; 對(duì)于完整誤差模型，取N為1、2、3、4、5、6、7、8、9 ; Θ相應(yīng)地為0°、40。、80。、120。、160。、200。、240。、280。、320。;并且，裝訂圈數(shù)為 3; 步驟三、進(jìn)行翻滾試驗(yàn)并測量陀螺加速度計(jì)的輸出 將陀螺加速度計(jì)安裝到帶有精密試驗(yàn)夾具的分度頭上，使陀螺加速度計(jì)的輸入軸精確地垂直于分度頭的轉(zhuǎn)軸，分度頭的轉(zhuǎn)軸置于精確水平，并且沿東西方向；陀螺加速度計(jì)以其輸入軸方向沿當(dāng)?shù)刂亓Υ咕€方向?yàn)檎闷鹗键c(diǎn)，即為0°起點(diǎn)，依次向北或向南在垂直平面內(nèi)繞分度頭的轉(zhuǎn)軸傾斜翻轉(zhuǎn)，并針對(duì)所選擇的陀螺加速度計(jì)的誤差模型，在步驟二中確定的各個(gè)角位置處，測量陀螺加速度計(jì)的輸出值I; 步驟四、確定陀螺加速度計(jì)的各項(xiàng)誤差系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，在所述步驟三中，測量得到的陀螺加速度計(jì)的輸出值y為定程計(jì)時(shí)值，即，陀螺加速度計(jì)的輸出，體現(xiàn)為其外環(huán)進(jìn)動(dòng)加速度的大小和方向，裝訂陀螺加速度計(jì)進(jìn)動(dòng)角度為若干整圈，測量陀螺加速度計(jì)進(jìn)動(dòng)該若干整圈所用的時(shí)間，由此計(jì)算得到進(jìn)動(dòng)角速度的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，在所述步驟三中，測量得到的陀螺加速度計(jì)的輸出值y為定時(shí)計(jì)數(shù)值，即，陀螺加速度計(jì)的輸出，體現(xiàn)為其外環(huán)進(jìn)動(dòng)加速度的大小和方向，裝訂陀螺加速度計(jì)外環(huán)進(jìn)動(dòng)的時(shí)間，測量該時(shí)間段內(nèi)陀螺加速度計(jì)進(jìn)動(dòng)所轉(zhuǎn)過的相對(duì)角度，由此計(jì)算得到進(jìn)動(dòng)角速度的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陀螺加速度計(jì)多位置誤差系數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，在所述步驟四中，利用最小二乘法確定陀螺加速度計(jì)的各項(xiàng)誤差系數(shù)，即，對(duì)于所選擇的陀螺加速度計(jì)誤差模型，將N個(gè)位置下測試的誤差模型方程聯(lián)立表示為矩陣形式^ = 乂1(+11，其中: 輸入向量Y表示在N個(gè)角位置處測試到的陀螺加速度計(jì)輸出值，Y= (Yl y2 y3...yN)’ ；系數(shù)向量K表示陀螺加速度計(jì)對(duì)應(yīng)誤差模型的各項(xiàng)誤差系數(shù)，對(duì)于簡化誤差模型，K =(k0 klx),對(duì)于完整誤差模型 K = (k0 klx k1Y k2X k2X’ k2XY) ’ ； X為結(jié)構(gòu)矩陣，表示對(duì)應(yīng)翻滾試驗(yàn)方案下標(biāo)定目標(biāo)誤差模型和試驗(yàn)角位置方案信息的集合，其中， 對(duì)于簡化誤差模型:
【文檔編號(hào)】G01P21/00GK103941042SQ201410174763
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】張沛晗, 張福禮, 嚴(yán)小軍, 孫鵬飛, 王昕 , 趙曉萍 申請(qǐng)人:北京航天控制儀器研究所