一种任意安装多轴陀螺组合标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于巧螺标定技术领域，具体为一种对巧螺的敏感轴数量和安装方式没有 任何限制的多轴巧螺组合标定方法。
【背景技术】
[0002] 传统的巧螺组合通常采用Η轴正交安装形式，其标定方法较多，技术非常成熟。随 着技术的发展，出于兀余或者其他方面的技术考虑，一些四轴或者更多轴数的巧螺组合逐 渐出现，且巧螺的安装形式变化多样。送种任意安装多轴巧螺组合技术较新，对标定方法提 出了全新的要求。
[0003] 已公开的技术资料中，对于巧螺组合的标定都给出了一定的解决办法，同时送些 标定方法都存在一个共同的局限性一仅适用于常规安装的Η轴巧螺组合标定（或IMU的 巧螺部分，W下同）是用来测量载体在空间内承受的角速率，用Η个相互正交的轴建立坐 标系。常规设计采用了巧螺敏感轴与产品坐标系轴重合的设计思路，即用Η个相互正交安 装的巧螺来敏感载体Η个坐标系轴上的角速度。此类标定方法通过转动转台使巧螺组合 按照一定的角度进行旋转，从而激发出产品的各项误差系数。工程实现中，送类标定方法要 求巧螺敏感轴与载体坐标轴近似平行，标定精度要求高时还必须将平行度控制在一定范围 内。然而送类标定方法并不适用于巧螺敏感轴与载体坐标轴不重合，即巧螺任意安装的巧 螺组合的标定，同时送类标定方法仅适用于Η轴巧螺组合的标定，不适用于兀余设计的任 意轴巧螺组合的标定。
[0004] 综上，目前还没有公开的没有任何限制的多轴巧螺组合标定方法，因此，亟需研制 一种全新的标定方法，W满足多轴数的巧螺组合标定的要求。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种任意安装多轴巧螺组合标定方法，解决任意 安装的多轴巧螺组合的标定问题，同时满足较高的标定精度。
[0006] 为了实现送一目的，本发明采取的技术方案是：
[0007] -种任意安装多轴巧螺组合标定方法，包括W下步骤：
[000引 （1)确定单个巧螺的误差模型
[0009] 巧螺相对于光学基准和机械基准的安装角通过两个姿态角来定义：
[0010] 航向角化；敏感轴在产品本体坐标系Ζ0Υ平面上的投影与0Ζ轴的夹角，顺时针为 负逆时针为正，范围为-180°~+180° ;
[0011] 俯仰角si ;敏感轴与产品本体坐标系Ζ0Υ平面的夹角，范围为-90°~+90° ;
[0012] 单个巧螺的误差模型如下：
[0013] Ng_Al=KO+DlxX a^j+Dly X ay+Dlz X a^+Kl X [cos(si) Xcos(fa) Xw^+sin(si) Xw x_cos (si) X sin (fa) XWy]............(1)
[0014] 式中：
[0015]Ng_Al-巧螺组合中A1巧螺输出的原始脉冲数；
[0016] K0-巧螺零位；
[0017]Dlx、Dly、Dlz-巧螺在x、y、z轴上与重力加速度g的相关项；
[001引3χ、ay、a,-产品本体坐标系在X、y、Z轴上的重力加速度；
[0019] K1--巧螺标度因数；
[0020] W,、Wx、Wy-产品本体坐标系X、y、Z轴上的角速度；
[0021] (2)标定巧螺组合的零偏
[0022] 忽略双轴转台两个旋转轴之间的垂直误差，设定两个旋转轴互相垂直，其中0甜、 0孔分别为转台的两个旋转轴，对于任意一个巧螺，设定任意起始位置为位置一：
[0023] 在位置一时，设定此巧螺在空间敏感到的地球自转速率为义1 ;
[0024]围绕甜轴旋转180°，则此巧螺旋转到了位置二，此时敏感到的地球自转速率为 又2;
[00巧]围绕孔轴旋转180°则此巧螺旋转到了位置H，此时敏感到的地球自转速率为 方3.
[0026]围绕甜轴旋转180°，则此巧螺旋转到了位置四，此时敏感到的地球自转速率为
[0027] 由于在位置一~位置四敏感到的重力加速度矢量和为零，确定巧螺零偏的计算方 法为：
[002引其中K0」（j=1~4)为巧螺在第j个位置的脉冲数输出；
[0029] (3)巧螺组合本体X轴调平
[0030] (3. 1)在Η轴速率转台上，对产品光学基准镜X面进行调平；
[0031] (3.2)W速率W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整Ν圈，1 ;对巧螺输出 取平均数为Ng_x_l;
[003引（3.扣W速率-W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整N圈，对巧螺输出取平均 数为 ;
[003引 （3. 4)内框翻转180度，中框翻转180度；
[0034] (3.WW速率W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整Ν圈，对巧螺输出取平均 数为^_χ_3 ;
[003引化6)W速率-W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整Ν圈，对巧螺输出取平均 数为^_χ_4;
[0036] (4)巧螺组合本体Υ面调平
[0037](4. 1)W速率W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整Ν圈，对巧螺输出取平均 数为解_7_1 ;
[003引（4.。W速率-W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整Ν圈，对巧螺输出取平均 数为;
[00測 （4.如内框翻转180度，中框翻转180度；
[0040] (4. 4)W速率w转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整N圈，对巧螺输出取平均 数为^_y_3 ;
[00川 （4.WW速率-W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整N圈，对巧螺输出取平均 数为r^_y_4 ;
[0042] (5)巧螺组合本体Z面调平
[0043] (5. 1)W速率W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整N圈，对巧螺输出取平均 数为^_ζ_1;
[0044] (5.。W速率-W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整Ν圈，对巧螺输出取平均 数为^_ζ_2;
[004引（5.如内框翻转180度，中框翻转180度；
[004引（5. 4)W速率W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整Ν圈，对巧螺输出取平均 数为Γ^_ζ_3 ;
[0047] (5.WW速率-W转动转台外框，待转台速度稳定后旋转整Ν圈，对巧螺输出取平均 数为Γ^_ζ_4 ;
[0048] (6)确定各误差项计算公式
[0049]
[00巧]进一步的，如上所述的一种任意安装多轴巧螺组合标定方法，步骤（3)~巧）中， 转台速度稳定指的是转台输出波动《0.0Γ/s。
[0056] 使用本标定方法进行巧螺组合标定，不仅解决了常规巧螺组合标定方法对于敏感 轴数量和敏感轴安装方式的限制，而且具备非常高的标定精度，此标定方法的适用性非常 广泛。
【具体实施方式】
[0057] 下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
[0058] 本发明技术方案的设计思路是，通过设计一种任意安装多轴巧螺组合标定技术， 利用Η个坐标系轴向的对称旋转，实现部分误差系数的抵销，进而实现每一个巧螺敏感轴 的安装角、标度因数、零偏、加速度相关系数的分离。具体包括W下步骤：
[0059] (1)确定单个巧螺的误差模型
[0060] 巧螺相对于光学基准和机械基准的安装角通过两个姿态角来定义：
[0061] 航向角化；敏感轴在产品本体坐标系Ζ0Υ平面上的投影与0Ζ轴的夹角，顺时针为 负逆时针为正，范围为-180°~+180°;
[0062] 俯仰角si;敏感轴与产品本体坐标系Ζ0Υ平面的夹角，范围为-90°~+90° ;
[0063] 单个巧螺的误差模型如下：
[0064] Ng_Al=KO+DlxXa^j+DlyXay+DlzXa^+KlX[cos(si)Xcos(fa)Xw^+sin(si)Xw x_cos(si)Xsin(fa)XWy]............(1)
[0065] 式中：
[0066] Ng_Al-巧螺组合中A1巧螺输出的原始脉冲数；
[0067] K0-巧螺零位；
[0068] Dlx、Dly、Dlz-巧螺在X、y、Z轴上