专利名称：：船用高精度光纤陀螺组件标定方法
技术领域：
：本发明涉及的是一种测S方法，特别是涉及一种船用高精度光纤陀螺捷联惯导系统光纤陀螺组件的标定技术。(二)
背景技术：
：标定技术是一种从软件方面提髙惯导实际使用精度的方法。标定技术本质上是一种误差补偿技术。所谓误差补偿技术就是建立惯性元件和惯导系统的误差数学模荆，通过一定的试验来确定模型系数，进而通过软件算法来消除误差。惯性元件和惯导系统在出厂之前，必须通过标定来确定基本的误差数学模型参数，以保证元件和系统的正常工作。而且惯性元件高阶误差项的研究、惯导系统恶劣动态环境下的误差补偿都是在标定的基础上进行的，可以说标定工作是整个误差补偿技术的基础。国内光纤陀螺器件的研制还不够成熟，性能指标都还不能达到船用髙精度导航系统的要求。标定的目的就是建立惯性器件组件和载体坐标系之间的关系，以便根据惯性器件的输出得到正确的载体姿态。常用的陀螺组件标定方法是通过速率试验激励山陀蟝的标度因数和安装误差角，通过零位试验激励山陀螺的零位。国内现有高精度二轴惯导测试转台的技术指标达不到船用高精度性能指标对其速率的要求。因此，从现有设备入手，设计山适用于船用髙精度光纤陀螺组件性能指标要求的标定方法，是--项亟待解决的技术。(三)
发明内容本发明的目的在于提供一种能够精确激励出船用高精度光纤陀螺组件各项误差参数的船用髙精度光纤陀螺组件标定方法。本发明的目的是这样实现的(1)将捷联惯性组件安装在高精度三轴惯导测试转台上，预热陀蠊组件；(2)根据三轴光纤陀螺组件静态误差数学模型，设计六位置标定方案标定高精度光纤陀螺组件，按照本发明所设计的标定方案编定三轴惯导测试转台程序，在工控机上设定转台控制程序，将转台分别定位在(0°,0°,0°)、(180°,180°，0。)、(180°，0°，0°)、(180。，0°,270。)、(180°，0°，90°)、(0°,0°,90°)六个位置，调用工控机转台程序实现对转台的控制，数据采集计算机采集三轴陀螺组件的输出；(3)对陀螺的输出按照六位置标定原理用matlab进行数据处理，得到陀螺组件的各项误差参数，完成对陀螺组件的标定。本发明还可以包括如下特征K三轴光纤陀螺组件静态误差数学模型为=4+4必，++々:其中，A^、Nw、N辟分别为X、Y、Z三个轴光纤陀螺的输出；4、B。、C。分别为二个轴光纤陀螺的零位误差；4、B,、C,分别为三个轴光纤陀螺的标度冈数；4、4、B2、B3、C2、C3分别为三个轴光纤陀螺的安装误差；所述工控机上设定转台控制程序，数据采集计算机釆集陀螺组件输出的方法为1)输入转台角逨率(0ffl,eCOS伊ffl^sin伊f其中叫e为地球Q转角速率，伊为当地地理纬度。.i:控机设定定位程序，定位(o',o'0°),定位时间10分钟；2)输入转台角速率工控机设定定位程序，定位(180°3)输入转台角速率.l二控机设定定位程序，定位(180°4)输入转台角速率工控机设定定位程序，定位(180°5)输入转台角速率:i:控机设定定位程序，定位(180°6)输入转台角速率(0—扱紐cos伊必紐sin伊)180°，0°),定位时间IO分钟(0cos伊—ofesin伊)r0°，(T)，定位时间IO分钟；，270°)，定位时间IO分钟；(一a)紐cos伊0—sin伊)7，90°)，定位时间10分钟；cos炉0<fesin炉)700工控机设定定位程序，定位(0°，0。，90°)，定位时间IO分钟工控机程序设定完毕，保存工控机程序(下次运行时可以直接调用已保存程序)，调用数据计算机采集程序，运行工控机程序，工控机实现对转台的控制，转台按照工控机设定程序内框、中框、外框分别定位在位置l一东北天方向、位置2—西南大方向、位置3—西北地方向、位置4一北东地方向、位置5—南两地方向、位置6—北西大方向各10分钟，数据采集计算机采集陀螺组件在这六个位置的输山；2、所述对数据采集计箅机采集陀螺组件的原始输山用matlab进行数据处理，得到陀螺组件的各项误差参数的方法为1)将位置(1)的三轴陀螺输出减位置(2)的II轴陀螺输山W伊i-W伊「24zfi^咖P广2=2^咖伊由此得到安装误差4、B2、C2:2)将位置(1)的三轴陀螺输出减位置(3)的三轴陀螺输出由此得到安装误差4、B3、C3;3)将位置(4〉的二轴陀嫘输山减位置(5)的三轴陀螺输出W伊广^grf二2C,ffl',COS伊由此得到安装误差4、BPC1;4)将位置(2)的》z轴陀螺输出加位置(3)的》z轴陀螺输山:W2C。由此得到》z轴的的陀螺零位B。、C。；5)将位置(5)的;c轴陀嫘输出加位置(6)的jc轴陀蠊输出由此得到jc轴的陀蠊零位4)。转台的各项技术指标如表1所示表1三车由惯导测试转台主耍技术指标测角精度±3'测角重复性定位精度±3'速率范围0.001--150o/s速率精度lX10-s(a^l0。/s,360°平均)1X1(X4(10。/s〉a^l。/s，10。平均)1X10-3(fiXl。/s，l。平均)通过对以上儿个位置三轴陀螺组件输山数据处理，可以精确激励出陀螺组件的12个误差参数，至此二轴陀螺组件的标定工作完成。本发明的方法具有如下优点沿用原有的标定设备，没有增加任何的任何根本，所设计的标定方案操作简单，标定精度髙，标定出的误差参数用于后续的导航，比传统的标定方案精度提髙30%。对本发明的有益效果说明如下用同一高精度三轴惯导测试转台对同一三轴陀螺组件用不同的标定方案进行标定，并将标定出的三轴陀螺组件误差参数用于同一组导航数据的matlab仿究.，标定结果如表2所示。将两组标定结果用于导航，传统的标定方法应用在四位置旋转监控试验中，定位误差是4.38nm/15h,:此六位置标定方法应ffl在四位置旋转监控试验中，定位误差是1.64nm/15h,此陀螺组件标定方法比传统的陀螺组件标定方法定位精度提髙66.25%。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(四)图1为陀螺组件标定流程图；图2为位置1三轴转台方位；图3为位置2三轴转台方位；图4为位置3三轴转台方位；图5为位置4三轴转台方位；图6为位置5三轴转台方位；图7为位置6三轴转台方位图8为传统标定方案导航误差图9为此标定方案的导航误差。(五)具体实施例方式卜'面举例对本发明做更详细地描述(1)将捷联惯性组件安装在髙精度三轴惯导测试转台上，预热陀螺组件(2)按照标定方案编定二轴惯导测试转台程序并调用转台程序实现对转台的控制，采集三轴陀嫘组件的输出；1)输入转台角速率其中叫e为地球自转角速率，0°),定位时间10分钟；2)输入转台角速率工控机设定定位程序，定位3)输入转台角速率工控机设定定位程序，定位4)输入转台角速率.[:控机设定定位程序，定位(0必紐cos伊sin伊)7(1)伊为当地地理纬度。工控机设定定位程序，定位(0°,0°，(0-叫￡咖伊(D^sin伊)r(2)(180°,180',0°)，定位时间10分钟；(0<2>,ecosp—fi^sin伊)7(3)(180°,0。，0°)，定位时间10分钟(<otecosp0-ffl紐sin伊)1(4)(180°,0。，270°),定位时间10分钟；5)输入转台角速率:(一o;,ecos伊0—sin伊/(5)工控机设定定位程序，定位(180°,0°，90a)，定位时间10分钟；(叫eCos伊0a^sin伊)(6)6)输入转台角速率匚控机设定定位程序，定位(0°，0°，90°)，定位时间10分钟；r:控机程序设定完毕，保存工控机程序(卜'次运行时可以直接调用已保存程序)，调片J数据计算机采集程序，运行.i:控机程序，丁控机实现对转台的控制，转台按照:i:控机设定程序内框、中框、外框分别定位在位置i—东北大方向、位置2—内'南天方向、位置3—叫北地方向、位置4—北东地方向、位置5—南西地方向、位置6"北两天方向各IO分钟，数据采集计算机采集陀螺组件在这六个位置的输山；(3)根据三轴光纤陀螺组件静态误差数学模型和六位置标定方案原理，对陀螺的原始输山用matlab进行数据处理，得到陀螺组件的各项误差参数，完成对陀螺组件的标定。三轴光纤陀螺组件静态误差数学模型=5。++52ffl,+其中，Wff、N双、Np分别为X、Y、Z三个轴光纤陀螺的输山；(7)^、B。、C。分别为三个轴光纤陀螺的零位误差4、BpC,分别为三个轴光纤陀螺的标度因数；^、4、B2、B3、C2、C^分别为三个轴光纤陀螺的安装误差。1)将位置(1)的三轴陀螺输出减位置(2)的三轴陀螺输山得—^gyz=252,ecos伊(8)这样可以计算出安装误差4、B2、C2:4-2必扭cos伊丑'-(10)c~「~222叫,cos伊2)将位置(1)的三轴陀螺输出减位置(3)的三轴陀螺输出i—3=24fesin伊-3=2jBj叫,sin炉(11)计算出安装误差4、B3、C3:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>3)将位置(4)的二轴陀螺输出减位置(5)的三轴陀螺输出:-5二25,ffl,cCOS伊计算出安装误差4、B,、C1:-5-ZC^ffl'eCOS^j,—^丑二4-31之必紐cos伊12叫e咖伊计算出y、z轴的的陀螺零位B。、C。50=(W2C。-(+^)/25)将位置(5)的jc轴陀螺输出加位置(6)的jc轴陀嫘输山:计算出JC轴的陀蠊零位4:4>=(5+6)/2至此，陀螺的12个误差参数全部标出，标定l:作完成。(12)(13)(14)4)将位置(2)的》z轴陀螺输出加位置(3)的》z轴陀螺输山(15)(16)(17)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(18)权利要求1、一种船用高精度光纤陀螺组件标定方法，其特征是(1)将捷联惯性组件安装在高精度三轴惯导测试转台上，陀螺组件的X、Y、Z轴与高精度三轴惯导测试转的内、中、外框平行，预热陀螺组件；(2)根据三轴光纤陀螺组件静态误差数学模型，设计六位置标定方案标定高精度光纤陀螺组件，按照标定方案编定三轴惯导测试转台程序，在工控机上设定转台控制程序，将转台分别定位在(0°，0°，0°)、(180°，180°，0°)、(180°，0°，0°)、(180°，0°，270°)、(180°，0°，90°)、(0°，0°，90°)六个位置，调用工控机转台程序实现对转台的控制，数据采集计算机采集三轴陀螺组件的输出；(3)对陀螺的输出按照六位置标定原理用matlab进行数据处理，得到陀螺组件的各项误差参数，完成对陀螺组件的标定。2、根据权利耍求1所述的船用髙精度光纤陀螺组件标定方法，其特征是三轴光纤陀螺组件静态误差数学模荆为iV炉=4)+4r+^2,+=丑O+51化++丑3化iV伊=C。+C,ffl,+C2fi^+C3ffl,其中，N双、N^分别为X、Y、Z三个轴光纤陀螺的输出；4、B。、C。分别为三个轴光纤陀螺的零位误差；^、BpC,分别为三个轴光纤陀螺的标度因数；^、4、B2、B3、C2、C3分别为三个轴光纤陀蠊的安装误差；所述工控机上设定转台控制程序，数据采集计算机采集陀螺组l牛输出的方法为1)输入转台角速率(0叫,cos炉fflfcSin炉)7'其中叫e为地球自转角速率，伊为当地地理纬度。工控机设定定位程序，定位(0°，0°0°),定位时间10分钟2)输入转台角速率工控机设定定位程序，定位(180°3)输入转台角速率工控机设定定位程序，定位(180°4)输入转台角速率工控机设定定位程序，定位(180°5)输入转台角速率工控机设定定位程序，定位(180°6)输入转台角速率(0—0)/eCOS伊必,eSin伊)7180°,Oa)，定位时间IO分钟(0cos伊一必紐sin伊)70°，(T)，定位时间IO分钟；(必紐cos伊0—必紐sin伊)7^0°，270°)，定位时间IO分钟(一必紐cos伊0—sin伊)70°，90a)，定位时间IO分钟cos伊0必紐sin伊)7工控机设定定位程序，定位(0°，0°,90°),定位时间10分钟工控机程序设定完毕，保存工控机程序，调用数据计算机采集程序，运行工控机程序，工控机实现对转台的控制，转台按照工控机设定程序内框、中框、外框分别定位在位置l一东北天方向、位置2—西南天方向、位置3—西北地方向、位置4一北东地方向、位置5一南西地方向、位置6~~北西天方向各10分钟，数据采集计算机采集陀螺组件在这六个位置的输出。3、根据权利要求2所述的船用高精度光纤陀嫘组件标定方法，其特征是所述对陀螺的原始输出用matlab进行数据处理，得到陀螺组件的各项误差参数的方法为-1)将位置(1)的三轴陀螺输出减位置(2)的三轴陀螺输出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>由此得到安装误差4、B2、C2;2)将位置(1)的三轴陀螺输出减位置(3)的三轴陀螺输出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>由此得到安装误差4、B3、C3;3)将位置(4)的三轴陀螺输出减位置(5)的三轴陀螺输出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>由此得到安装误差4、BPCI;4)将位置(2)的y、z轴陀嫘输出加位置(3)的》z轴陀嫘输山<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>由此得到y、z轴的的陀螺零位B。、C。；5)将位置(5)的x轴陀螺输出加位置(6)的;c轴陀螺输出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>由此得到*轴的陀嫘零位4。全文摘要一种船用高精度光纤陀螺组件标定方法。(1)将捷联惯性组件安装在高精度三轴惯导测试转台上，陀螺组件的X、Y、Z轴与高精度三轴惯导测试转的内、中、外框平行，预热陀螺组件；(2)按照六位置标定方案在工控机上编定三轴惯导测试转台程序，工控机调用转台程序实现对转台的控制，数据计算机采集陀螺组件的输出；(3)按照六位置标定原理对陀螺的原始输出用matlab进行数据处理，得到陀螺组件的各项误差参数，完成对陀螺组件的标定。本发明的方法具有如下优点沿用原有的标定设备，没有增加任何的成本，所设计的标定方案操作简单，标定精度高，将传统的标定结果和六位置标定结果分别应用在四位置旋转监控试验中，新的标定方法15h的导航精度提高62.55％。文档编号G01C25/00GK101639364SQ20091007256公开日2010年2月3日申请日期2009年7月22日优先权日2009年7月22日发明者强于,磊吴,奔粤阳,鑫张,博徐,伟王,浩董,赵桂玲,陈世同,高洪涛申请人:哈尔滨工程大学