一种四环惯性稳定平台框架零位标校方法与流程

本发明涉及一种四环惯性稳定平台框架零位标校方法。

背景技术：

远程战略导弹是惯性导航技术最重要的应用领域。远程战略导弹的惯性制导系统中应用的大多是高精度惯性稳定平台，代表了惯性导航技术的最高水平。

四环惯性稳定平台是平台系统中较为典型的一种，在水平台面上，四环平台框架归零后，两两正交的框架轴应与两两正交的加速度计敏感轴平行，框架轴的正交性通过装配工艺保证，加速度计的正交性通过补偿安装误差补偿。

事实上，框架归零后，很难保证框架轴系与加速度计轴系相互平行，若不对框架零位进行调整，相对于加速度计坐标系建立的基准，框架输出是存在偏差的。四环惯性稳定平台的框架输出直接影响了平台系统惯性仪表的标定精度、平台台体姿态到载体姿态的转换精度以及平台系统的导航精度，是影响平台系统应用精度的关键因素。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本发明提供一种四环惯性稳定平台框架零位标校方法，使得四环惯性稳定平台框架归零后，框架轴与加速度计敏感轴平行，从而提高了四环惯性稳定平台的惯性仪表的标定精度、平台台体姿态到载体姿态的转换精度以及平台系统的导航精度。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种四环惯性稳定平台框架零位标校方法，包括以下步骤：

1)随动环框架零位标校:

1.1)将四环惯性稳定平台置于水平平板上；

1.2)四框架归零锁定；

1.3)根据x、z加速度计输出计算外环轴和随动环轴调整角度；

1.4)调整外环轴的角度，使随动环轴对应的x加速度计调整到水平位置；同时，调整随动环轴的角度，使外环轴对应的z加速度计调整到水平位置；

1.5)标记此状态作为起始零点，随动环调整角度即为随动环框架零位；

2)台体轴框架零位标校；

2.1)绕外框轴分别旋转90°和270°，采集两个位置的z加速度计输出的单位时间速度增量为fz1、fz2，每个位置数据采集时间大于2min；

2.2)计算台体轴框架调整角度，该值即为台体轴框架零位；

2.3)根据台体轴框架零位，补偿台体轴输出零位；

2.4)补偿完毕，各框架归零、锁定，回到起始位置；

3)外环轴框架零位标校；

3.1)绕随动环分别旋转0°和180°，采集两个位置的x加速度计输出的单位时间速度增量fx1、fx2，每个位置数据采集时间大于2min，

3.2)计算外环轴框架调整角度，该值即为外环轴框架零位；

3.3)根据外环轴框架零位，补偿外环轴输出零位；

3.4)补偿完毕，各框架归零、锁定，回到起始位置，完成框架零位标校。

进一步地，该方法还包括步骤4)验证过程，所述验证过程具体为：

框架归零锁定，平台倾斜，绕任意框架轴旋转，若旋转轴对应的加速度计输出保持不变，则框架零位标校准确，框架旋转轴与对应的加速度计测量轴重合。

进一步地，上述2.2)计算台体轴框架调整角度的具体公式为：

进一步地，上述3.2)计算外环轴框架调整角度的具体公式为：

本发明的优点在于：

本发明利用三个两两正交的高精度加速度计，对四环惯性稳定平台框架零位进行标校，实现了加速度计敏感轴与框架旋转轴平行，为高精度的惯性仪表标定、平台姿态向载体姿态的高精度转换，以及高精度的导航应用奠定了技术基础。

附图说明

图1为四环惯性平台安装示意图。

图2为加速度计敏感轴与框架轴偏差示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的方法作进一步的描述：

四环惯性稳定平台框架归零后，框架与台体安装如图1所示。三个加速度计安装于台体，加速度计经误差补偿后，三个加速度计敏感轴分别与台体坐标系oxp、oyp、ozp重合，且三轴两两正交。理想情况下，加速度计敏感轴oxp、oyp、ozp分别与内环轴oxm、台体轴oym、外环轴ozm平行，随动环轴osm与oxm、oxp平行。一般情况下，加速度计安装误差补偿较准确，能够保证oyp、oym重合，但加速度计敏感轴oxp、ozp与框架轴osm、ozm存在偏差。

以z轴为例，加速度计敏感轴ozp与外环轴ozm安装关系如图2所示，图中，ozp在平面oymzm的投影为ol1，ozp与平面oymzm的夹角为α，ol1与ozm夹角为β，α、β即为ozp、ozm之间的偏差角，通过调整台体轴角度可消除偏差α，使得ozp与ol1重合，调整随动环轴角度可消除β，使得ol1与ozm重合，从而使ozp与ozm重合。

默认四环平台内框轴内环轴oxm框架零位即为0，不进行调整。将四环惯性稳定平台至于平板上，平台四框架归零后，使y轴向上，调整随动环osm、外环轴ozm使x、z加速度计脉冲输出为0，此时oxp、ozp处于水平状态，ol1与ozm夹角β为0，调整的osm角度即为随动环框架轴零位。

为了利用加速度计输出测定ozp与平面oymzm的夹角α，绕外环轴旋转90°，此时ozp不再处于水平状态，z加速度计输出可按下式表示：

fz1＝gsinα(1)

式中：

fz1——表示z加速度计输出的重力加速度分量，单位：m/s²，该值可由加速度计输出测定；

α——表示ozp与平面oymzm的夹角，单位：rad；

g——表示重力加速度；

同理若绕轴旋转270°，此时z加速度计输出可表示为：

fz2＝-gsinα(2)

由以上两式可得ozp与平面oymzm的夹角α为：

通过调整台体轴消除α，该调整值即为台体轴oym的框架零位。

同理，利用x加速度计输出，计算外框架零位，具体原理不再赘述。

利用高精度加速度计对框架零位标校的前提是三个加速度计两两正交，且平台台体轴与对应的加速度计敏感轴重合。若不满足该条件，则需要对加速度计安装误差进行标定修正。若加速度计满足框架零位标定要求，根据上述框架零位标定及调整原理，按照下列步骤实施框架零位标校：

1、随动环框架零位标校:

将四环惯性稳定平台置于平板上，四框架归零锁定，根据x、z加速度计输出计算外环和随动环调整角度，调整外环轴的角度，使随动环轴对应的x加速度计调整到水平位置；同时，调整随动环轴的角度，使外环轴对应的z加速度计调整到水平位置；此状态作为起始零点，随动环调整角度即为随动环框架零位；

2、台体轴框架零位标校；

绕外框轴分别旋转90°和270°，采集两个位置的z加速度计输出的单位时间速度增量fz1、fz2，一般每个位置数据采集时间大于2min；根据式(3)计算台体轴框架调整角度，该值即为台体轴框架零位；根据台体轴框架零位，补偿台体轴输出零位；各框架归零、锁定，回到起始位置；

3、外环轴框架零位标校；

绕随动环分别旋转0°和180°，采集两个位置的x加速度计输出的单位时间速度增量fx1、fx2，一般每个位置数据采集时间大于2min，根据式(3)计算外环轴框架调整角度，该值即为外环轴框架零位；根据外环轴框架零位，补偿外环轴输出零位；各框架归零、锁定，回到起始位置，完成框架零位标校。

根据外环轴修正角度，补偿外环轴输出零位，在此基础上，各框架归零、锁定，回到起始位置，完成框架零位标校，此时随动轴及对应的加速度计可能不是处于水平位置，导航姿态变换时需要对其倾斜角度进行数学补偿；

4、标校验证

对标校后的框架进行检验，检验方法为：框架归零锁定，平台倾斜，绕任意框架轴旋转，若旋转轴对应的加速度计输出保持不变，则框架零位标校准确，框架旋转轴与对应的加速度计测量轴重合。