一种陀螺加速度计多位置误差系数标定方法
【专利摘要】本发明公开了一种陀螺加速度计多位置误差系数标定方法，用于陀螺加速度计误差系数的标定，包括：选择陀螺加速度计的误差模型；根据所选择的陀螺加速度计的误差模型确定分度头角位置翻滚试验方案；进行翻滚试验并测量陀螺加速度计的输出；确定陀螺加速度计的各项误差系数。本发明的方法中，采用分度头六位置翻滚试验标定陀螺加速度计简化误差模型、采用分度头九位置翻滚试验标定陀螺加速度计完整误差模型，能够针对不同的应用场合，合理的选用不同的标定试验方案，可用于导航与制导领域对加速度计的误差补偿，有效地提高了导航和制导系统的实用精度。
【专利说明】一种陀螺加速度计多位置误差系数标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种陀螺加速度计多位置误差系数标定方法，属于航空、航天、航海用导航陀螺加速度计的标定及检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]为了精确标定陀螺加速度计数学模型各误差系数的数值，可行的标定方法是在重力场内进行多位置的倾斜翻滚试验。该试验通常使用带有试验夹具的精密分度头进行测试，将被测的陀螺加速度计安装在试验夹具上，使陀螺加速度计的输入轴精确地垂直于分度头的转轴。分度头的转轴置于精确水平，并且沿东西方向。陀螺加速度计以输入轴方向沿当地重力垂线方向为正置起始点(0° )，依次向北或向南在垂直平面内绕分度头的转轴倾斜翻转，并于事先确定的多个角位置处测量陀螺加速度计的输出。在地球重力场中，各设定角位置处的加速度输入方向、大小各不相同，通过这些角位置处不同大小重力加速度输入的激励，可以求解出各个误差系数的解。
[0003]对于加速度计的标定，标定试验角位置方案的不同，决定了可标定误差系数的多少和标定精度。陀螺加速度计现有标定方法，只测量陀螺加速度计正置(Θ =0° )和倒置(Θ = 180° )的两个位置的输出，计算出零次项误差系数和一次项误差系数，得到的系数拟合精度较低，不能满足需要关注陀螺加速度计非线性输出并进行补偿的高精度应用场合。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种陀螺加速度计多位置误差系数标定方法，本方法能够根据目标误差模型合理的选取对应最优的试验方案，从而得到较高精度的标定结果。
[0005]本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括:
[0006]一种陀螺加速度计多位置误差系数标定方法，包括以下步骤:
[0007]步骤一、确定陀螺加速度计的误差模型
[0008]对于不涉及非线性误差的陀螺加速度计应用场合，选择下面的式(I)表示的简化误差模型；对于涉及非线性误差的陀螺加速度计应用场合，选择下面的式(2)表示的完整误差模型:
[0009]
【权利要求】
1.一种陀螺加速度计多位置误差系数标定方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、确定陀螺加速度计的误差模型 对于不涉及非线性误差的陀螺加速度计应用场合，选择下面的式(I)表示的简化误差模型；对于涉及非线性误差的陀螺加速度计应用场合，选择下面的式(2)表示的完整误差模型:
I = k0+klxax+ ε (1) y = k0 + klxax + klYaY + k2xa2x + k2x |ax| ax + k,XYaxaY +ε (2) 上面的公式中，y为陀螺加速度计的输出；ax为沿陀螺加速度计的敏感轴的加速度输入；aY为沿陀螺加速度计横向轴的加速度输入Aci为陀螺加速度计零次项误差系数；klx为陀螺加速度计一次项误差系数；k1Y为陀螺加速度计横向轴一次项误差系数；k2X为陀螺加速度计二次项误差系数；k2X’为陀螺加速度计与方向无关的二次项系数；k2XYS陀螺加速度计横向耦合二次项误差系数；ε为模型残差； 步骤二、根据所选择的陀螺加速度计的误差模型确定分度头角位置翻滚试验方案 确定在翻滚试验中，陀螺加速度计倾斜的角位置数量N、每个角位置处陀螺加速度计的敏感轴相对于重力矢量的倾斜角度Θ、以及在每个角位置测量陀螺加速度计的输出时所装订的进动圈数，并且，Θ以顺时针方向为正，其中， 对于简化误差模型，取N为1、2、3、4、5、6 ; Θ相应地为O。、60。、120。、180。、240。、300° ;并且装订圈数为3; 对于完整误差模型，取N为1、2、3、4、5、6、7、8、9 ; Θ相应地为0°、40。、80。、120。、160。、200。、240。、280。、320。;并且，装订圈数为 3; 步骤三、进行翻滚试验并测量陀螺加速度计的输出 将陀螺加速度计安装到带有精密试验夹具的分度头上，使陀螺加速度计的输入轴精确地垂直于分度头的转轴，分度头的转轴置于精确水平，并且沿东西方向；陀螺加速度计以其输入轴方向沿当地重力垂线方向为正置起始点，即为0°起点，依次向北或向南在垂直平面内绕分度头的转轴倾斜翻转，并针对所选择的陀螺加速度计的误差模型，在步骤二中确定的各个角位置处，测量陀螺加速度计的输出值I; 步骤四、确定陀螺加速度计的各项误差系数。
2.根据权利要求1所述的陀螺加速度计多位置误差系数标定方法，其特征在于，在所述步骤三中，测量得到的陀螺加速度计的输出值y为定程计时值，即，陀螺加速度计的输出，体现为其外环进动加速度的大小和方向，装订陀螺加速度计进动角度为若干整圈，测量陀螺加速度计进动该若干整圈所用的时间，由此计算得到进动角速度的大小。
3.根据权利要求1所述的陀螺加速度计多位置误差系数标定方法，其特征在于，在所述步骤三中，测量得到的陀螺加速度计的输出值y为定时计数值，即，陀螺加速度计的输出，体现为其外环进动加速度的大小和方向，装订陀螺加速度计外环进动的时间，测量该时间段内陀螺加速度计进动所转过的相对角度，由此计算得到进动角速度的大小。
4.根据权利要求1所述的陀螺加速度计多位置误差系数标定方法，其特征在于，在所述步骤四中，利用最小二乘法确定陀螺加速度计的各项误差系数，即，对于所选择的陀螺加速度计误差模型，将N个位置下测试的误差模型方程联立表示为矩阵形式^ = 乂1(+11，其中: 输入向量Y表示在N个角位置处测试到的陀螺加速度计输出值，Y= (Yl y2 y3...yN)’ ；系数向量K表示陀螺加速度计对应误差模型的各项误差系数，对于简化误差模型，K =(k0 klx),对于完整误差模型 K = (k0 klx k1Y k2X k2X’ k2XY) ’ ； X为结构矩阵，表示对应翻滚试验方案下标定目标误差模型和试验角位置方案信息的集合，其中， 对于简化误差模型:
【文档编号】G01P21/00GK103941042SQ201410174763
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】张沛晗, 张福礼, 严小军, 孙鹏飞, 王昕 , 赵晓萍 申请人:北京航天控制仪器研究所