一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法。
【背景技术】
[0002] 惯性平台是一种常用的精密导航仪器，广泛的应用于海军舰艇、战略导弹、飞机、 卫星等需要高精度自主导航、制导的高科技领域中。惯性平台的调平瞄准是其进行精确惯 性导航制导的前提。
[0003] 惯性平台的调平瞄准误差是影响其惯性导航精度的重要因素，惯性平台的调平瞄 准误差会直接影响相应运载体的惯性导航精度，对于战略导弹等军事应用背景而言，过量 的调平瞄准误差会引起极其严重的后果。因此，调平瞄准误差的检测是重要的一个环节。
[0004] 惯性平台的调平瞄准误差在试验室环境下是可以通过光学测量来进行检验的。然 而在其实际工作过程中，由于惯性平台的台体和载体的运动被完全隔离，且台体与外界之 间存在框架和外壳的光学遮挡。这两方面问题的存在使得惯性平台的调平瞄准误差很难在 工作过程中进行检测。目前的主要检测手段是在调平瞄准后对惯性平台的加速度计输出信 息进行人工判读，以此来粗略判断惯性平台本次工作的调平精度。此种方式不仅使过程复 杂化，且仍然无法实现精确的调平瞄准误差检测。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种操作简单、精度高 的惯性平台调平瞄准误差的自检测方法。
[0006] 本发明包括如下技术方案：
[0007] -种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，包括如下步骤：
[0008] 步骤1、将经过调平瞄准的惯性平台断调平，记录调平瞄准结果以及断调平时刻 tdtp，初始化惯性平台的计算参数，初始化数学平台罗经对准参数；
[0009] 调平瞄准结果包括不水平度θχ(|、θζ(|和方位角性平台的计算参数包 括数学平台姿态矩阵及其对应的姿态四元数Q，地理炜度L和经度λ，三轴漂移角 %、％、A以及惯性平台误差系数；数学平台罗经对准参数包括网络状态变量dN、dE、d a、 db、d。以及网络参数 k p k2、kE、kN、ku;
[0010] 步骤2、保持惯性平台断调平状态，采集惯性平台加速度计测量的比力;经过工 具误差补偿计算得到平台坐标系比力f P以及平台漂移角速率
[0011] 步骤3、根据步骤2中的平台坐标系比力产进行数学平台罗经回路对准网络计算 得到数学平台罗经回路调整指令角速率< 丨
[0012] 步骤4、根据步骤2计算出的平台漂移角速率< 以及步骤3中所计算的数学平台 罗经回路调整指令角速率 <，计算平台坐标系相对地理坐标系的角速率在平台坐标系上 的投影角速率· ?
[0013] 步骤5、根据步骤4中的角速率《<，，更新计算数学平台的姿态四元数Q，并进一步 计算数学平台姿态矩阵
[0014] 步骤6、计算当前时刻t与断调平时刻tdtp的差值获得断调平后的时间At，利用 当地地理炜度和断调平后的时间Δt计算断调平后地理坐标系变化矩阵;
[0015] 步骤7、利用步骤2中的平台漂移角速率<4十算断调平时间段内平台的姿态变化 矩阵
[0016] 步骤8、利用步骤5所计算的数学平台姿态矩阵G、步骤6所计算的地理坐标系变 化矩阵Gu和步骤7所计算的姿态变化矩阵推算出断调平时刻的平台相对地理坐标系 的姿态矩阵G =f cj .
[0017] 步骤9、判断At是否小于时间预设值，如果小于时间预设值，返回步骤2 ;如果大 于等于时间预设值，转入步骤10 ;
[0018] 步骤10、将步骤8所计算的断调平时刻的平台相对地理坐标系的姿态矩阵转 化为惯性平台的不水平度检测值θχ、θζ和方位角检测值Ax，将惯性平台的不水平度检测 值θχ、θζ和方位角检测值六,分别与调平对准结果的不水平度θ χ(ι、θζ(ι和方位角Axtl作差 获得惯性平台调平瞄准误差，惯性平台调平瞄准误差包括不水平度误差△ θχ、△ θζ和方 位角误差Δ Ax。
[0019] 所述步骤1中根据调平瞄准结果初始化矩阵G，具体计算公式为：
【主权项】
1. 一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1、将经过调平瞄准的惯性平台断调平，记录调平瞄准结果以及断调平时刻tdtp，初 始化惯性平台的计算参数，初始化数学平台罗经对准参数； 调平瞄准结果包括不水平度θχ(ι、θζ(ι和方位角Axtl;惯性平台的计算参数包括数学平 台姿态矩阵?:及其对应的姿态四元数Q，地理炜度L和经度λ，三轴漂移角A、％、朽以 及惯性平台误差系数；数学平台罗经对准参数包括网络状态变量dN、dE、da、d b、d。以及网络 参数 Ii1、k2、kE、kN、Iiu; 步骤2、保持惯性平台断调平状态，采集惯性平台加速度计测量的比力经过工具误 差补偿计算得到平台坐标系比力fP以及平台漂移角速率 步骤3、根据步骤2中的平台坐标系比力fp进行数学平台罗经回路对准网络计算得到 数学平台罗经回路调整指令角速率?^ 步骤4、根据步骤2计算出的平台漂移角速率< 以及步骤3中所计算的数学平台罗经 回路调整指令角速率 计算平台坐标系相对地理坐标系的角速率在平台坐标系上的投 影角速率^^丨 步骤5、根据步骤4中的角速率，更新计算数学平台的姿态四元数Q，并进一步计算 数学平台姿态矩阵G; 步骤6、计算当前时刻t与断调平时刻tdtp的差值获得断调平后的时间At，利用当地 地理炜度和断调平后的时间Δ t计算断调平后地理坐标系变化矩阵Go; 步骤7、利用步骤2中的平台漂移角速率计算断调平时间段内平台的姿态变化矩阵 pp Ιρ? · 步骤8、利用步骤5所计算的数学平台姿态矩阵?；、步骤6所计算的地理坐标系变化矩 阵C"B。和步骤7所计算的姿态变化矩阵推算出断调平时刻的平台相对地理坐标系的姿 态矩阵.
步骤9、判断At是否小于时间预设值，如果小于时间预设值，返回步骤2 ;如果大于等 于时间预设值，转入步骤10; 步骤1〇、将步骤8所计算的断调平时刻的平台相对地理坐标系的姿态矩阵?：〗转化为 惯性平台的不水平度检测值θχ、θζ和方位角检测值4!￡，将惯性平台的不水平度检测值Θ Χ、 θζ和方位角检测值Ax分别与调平对准结果的不水平度θ χ(ι、θζ(ι和方位角Axtl作差获得惯 性平台调平瞄准误差，惯性平台调平瞄准误差包括不水平度误差△ θχ、△ θζ和方位角误 差 Δ AxD
2. 如权利要求1所述的一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，其特征在于：所述 步骤1中根据调平瞄准结果初始化矩阵，具体计算公式为：
3. 如权利要求1所述的一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，其特征在于：所述 惯性平台误差系数包括三个方向陀螺的零次项误差D tlxAc^Dtlz以及三个方向加速度计的零 次项误差1^、、、Iw //=[#，/'，/#，允，/6允为三个方向加速度计的测量值； 所述步骤2中fp的计算公式为：
的计算公式为
4. 如权利要求1所述的一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，其特征在于：所述 步骤3中数学平台罗经回路调整指令角速率的计算过程为： 步骤3a、将步骤2中的平台坐标系比力fp转化到地理坐标系上的比力fn; f ; 步骤3b、以产为网络计算输入来计算数学平台罗经回路调整指令角速率< ; 网络计算状态方程如下：
其中，//、//分别表示尸在地理坐标系X轴、z轴上的投影值； 输出方程如下：
其中，<、< 分别表示 < 在地理坐标系X、y、Z轴上的投影值。
5. 如权利要求1所述的一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，其特征在于：所述 步骤4中 < 的计算公式为=《-Cf (<+<)<为地球自转角速率在当地地理坐 标系上的投影，%sinL 表示地理坐标系到平台坐标系的方向余 弦矩阵，为地球自转角速率。
6. 如权利要求1所述的一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，其特征在于：所述 步骤6中，断调平后地理坐标系变化矩阵?!。的计算公式如下：
ω e为地球 自转角速率。
7. 如权利要求1所述的一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，其特征在于：姿态 变化量矩阵的计算包括如下步骤： 步骤7a、利用步骤2中的平台漂移角速率，更新计算三轴漂移角％、％、A ; 步骤7b、利用三轴漂移角死、6、死更新计算姿态变化量矩阵
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8. 如权利要求1所述的一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，其特征在于：所述 步骤9中θχ的计算公式为
θ ζ的计算公式为： Ax的计算公式为：
【专利摘要】本发明公开了一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法，在惯性平台结束了调平瞄准后，令其进入断调平状态，通过此种状态下惯性平台在一段时间内的测量信息来计算惯性平台相对当地的实时姿态，再结合断调平后的时间差将台体姿态推算至调平瞄准结束时刻，进而实现了通过自身测量值来检验惯性平台本次调平瞄准误差的方法，具有操作简单，能够实现精确的调平瞄准误差检测的优点。
【IPC分类】G01C25-00
【公开号】CN104764463
【申请号】CN201510121900
【发明人】张义, 宋维军, 董纯, 韩利军, 尚腾
【申请人】北京航天自动控制研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月19日