一种基准不确定情况下陀螺仪组合误差系数标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种误差系数标定方法，尤其涉及一种基准不确定情况下巧螺仪组合 误差系数标定方法，属于捷联惯性组合标定技术领域，可用于标定捷联惯性组合中巧螺仪 组合的场合。
【背景技术】
[0002] 巧螺仪是惯性导航和惯性制导系统的基本测量元件之一，它安装在运载体内部， 用于测量运载体的运动角速度，并通过对角速度的积分，求得载体运动的角度。巧螺仪组合 的性能和精度直接影响导航和制导系统的精度，对惯性系统的性能起着关键的作用。捷联 惯性组合是将巧螺仪组合和加速度计组合集成在一起并直接安装在运载体上的惯性测量 装置。捷联惯性组合在结构安装，惯性仪表W及系统的工程实现中各个环节都不可避免的 存在误差。通常由于存储、气候环境变化、运输及捷联惯性组合自身性能不稳定等因素的影 响，组合误差模型的某些误差系数会发生变化。为了确保系统的对准和导航精度，必须对巧 螺仪的刻度系数误差、零位误差及安装角误差等进行精确标定并加W补偿。一般标定方法 进行标定时使用的转台需要有精确的水平基准及方位基准，其中，水平基准精度±2"，方 位基准精度±20"。在实验室中，若转台位置发生改变，或将转台转移到外场进行测试，需 要采用计量等方法进行转台的标定，费时费力。该种标定方法只有在得到精确的水平基准 和方位基准才能标定出巧螺仪的误差系数，限制了标定条件，不利于机动情况下的快速标 定。
[0003] 因此，为了能在基准不确定情况下也能将巧螺仪组合误差系数进行标定，提高外 场标定效率，并提高标定系数的精度，需要研究一种新型的捷联惯性组合巧螺仪组合误差 标定方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基准不确定情况下巧螺仪组 合误差系数标定方法，该方法实现了对捷联惯性组合巧螺仪组合在基准不确定情况下误差 系数的标定，降低了对基准精度的要求。
[0005] 本发明的一种基准不确定情况下巧螺仪组合误差系数标定方法，该方法用于在基 准不确定情况下计算捷联惯性组合中巧螺仪组合误差模型的系数，在基准不确定情况下， 安装在双轴旋转机构上的捷联惯性组合巧螺仪组合误差模型为
[0006]
【主权项】
1. 一种基准不确定情况下巧螺仪组合误差系数标定方法，其特征在于；该方法用于在 基准不确定情况下计算捷联惯性组合中巧螺仪组合误差模型的系数，在基准不确定情况 下，安装在双轴旋转机构上的捷联惯性组合巧螺仪组合误差模型为
其中：〇。= ? i,cosL，Q。为地球转速投影到地理坐标系中的北向分量；Q u= ? ie sinL，Qu为地球转速投影到地理坐标系中的天向分量；。ie为地球自转角速度;L为测试 地点地球缔度和《/分别为经补偿得到的捷联惯性组合X、Y、Z轴角速度； 5 D。,、5 D。,和5 D分别为X、Y、Z轴巧螺仪的零次项偏差；S k gx、5 kgy和5 k gz分别为X、 Y、Z轴巧螺仪的标度因数偏差；S Eyx为X轴相对于Y轴的安装误差角偏差；5 E zx为X轴相 对于Z轴的安装误差角偏差；5 Exy为Y轴相对于X轴的安装误差角偏差；5 E ZY为Y轴相对 于Z轴的安装误差角偏差；5 Exz为Z轴相对于X轴的安装误差角偏差；5 E YZ为Z轴相对于 Y轴的安装误差角偏差；a为双轴旋转机构内框架的旋转角；目为双轴旋转机构外框架的 旋转角；V为捷联惯性组合第一个测量位置的姿态方位角、0为捷联惯性组合第一个测量 位置的姿态俯仰角，Y为捷联惯性组合第一个测量位置的姿态滚转角； 步骤如下： (1)将捷联惯性组合安装在双轴旋转机构上，调节双轴旋转机构使捷联惯性组合静置 于16个不同的位置； 似在第i位置时，采集捷联惯性组合X、Y、Z轴加速度计经过A t砂输出的脉冲数 N。, (i)、Nw a)和N。, (i)，采集捷联惯性组合X、Y、Z轴巧螺仪经过A t输出的脉冲数Ng, a)、 Ngy(i)和Ngz(i)并且记录该位置双轴旋转机构内外框架的旋转角a (i)和目（i)，计算X、 Y、Z轴加速度计的脉冲数输出频率Ay (i)、Ay (i)和A,(i)及X、Y、Z轴巧螺仪组合的脉冲数 输出频率Gx(i)、Gy(i)和Gz(i)，其中i = 1，2,3. .. 16, At的取值范围为60-90砂； (3) 根据步骤（2)得到的十六个位置的巧螺仪组合和加速度计组合的脉冲数输出频 率，并结合已知的误差系数经多次测量取得的均值，计算得到各位置经补偿的捷联惯性组 合 X、Y、Z 轴加速度 abx' (i)、abY' (i)、abz' (i)和角速度< a)、《/ a)、《z' (i); 其中，已知的误差系数包括加速度计组合的零次项、标度因数、安装误差角、标度因数不对 称项误差W及巧螺仪组合的零次项、标度因数、安装误差角； (4) 计算得到捷联惯性组合在第一个位置的初始俯仰角0。、初始滚转角Y。和初始方 位角V。； (5) 根据步骤（2)中得到的十六个位置内外框架旋转角、步骤（3)中计算得到的巧螺仪 组合经过补偿后得到的角速度、步骤（4)中计算所得的初始姿态角W及加速度计组合输出 的精确的初始俯仰角和初始滚转角，计算捷联惯性组合巧螺仪组合误差模型中的误差系数
偏差，包括标度因数偏差、零次项偏差、安装误差角偏差、初始方位角误差； (6) 令方位角为初始方位角与其对应误差之和，代入步骤巧）中进行重新计算，得到新 的方位角误差；多次重复计算后得到双轴旋转机构在第1位置处精确的方位角，同时可得 巧螺仪组合各误差系数偏差的值； (7) 将通过步骤（6)得到的误差系数偏差与已知的巧螺仪组合的零次项、标度因数、安 装误差角对应求和，得到巧螺仪组合的误差系数精确值，实现基准不确定情况下巧螺仪组 合误差系数标定。
2.根据权利要求1所述的一种基准不确定情况下巧螺仪组合误差系数标定方法，其特 征在于： 步骤（1)中捷联惯性组合的16个位置分别为： 位置1 ;调节双轴旋转机构使捷联惯性组合静止于某一任意位置，记录此时的内框架 旋转角a (1)和外框架旋转角目（1); 位置2;调节双轴旋转机构使内框架旋转角度a (2) = a (1)+90°，外框架旋转角度 目似=目（1); 位置3;调节双轴旋转机构使内框架旋转角度a (3) = a (1)+180°，外框架旋转角度 目（3)=目（1); 位置4;调节双轴旋转机构使内框架旋转角度a (4) = a (1)+270°，外框架旋转角度 目（4)=目（1); 位置5;调节双轴旋转机构使内框架旋转角度a巧）=a