一種雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準與自標校方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準與自標校方法。對于慣性導航系統(tǒng)而言，慣性器件誤差及失準角是影響系統(tǒng)定位精度的主要因素。為了滿足長航時、高精度的要求，必須要對器件誤差及失準角進行標校，進而保證系統(tǒng)定位精度。本發(fā)明提出的這種轉(zhuǎn)位方案，在無需外部輔助信息的條件下最大程度地提高慣性導航系統(tǒng)的可觀測度，不僅能夠快速準確地標校出失準角，還能夠標校出常值陀螺漂移誤差、加速度計零位誤差、陀螺儀刻度因數(shù)誤差等主要慣性器件誤差，對誤差進行補償之后可以大大提高捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的定位精度。
【專利說明】一種雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準與自標校方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種能夠快速準確地對雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)進行初始對準與自標校的方法。
【背景技術】
[0002]捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的慣性測量單元直接與載體固聯(lián)，因此慣性測量單元輸出的就是載體相對于慣性空間的角速度及加速度，由導航計算機將載體坐標系下所測得的加速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到導航坐標系下再進行積分計算得到載體的速度信息，再次積分計算得到載體的位置信息。由于捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)不依賴外界信息進行輔助，具有自主性和隱蔽性等特點，因此該系統(tǒng)被廣泛地應用在航空、航天、航海等多個領域。
[0003]根據(jù)捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)工作原理，慣性器件誤差是影響慣性導航系統(tǒng)定位精度的主要因素。所以在捷聯(lián)慣導系統(tǒng)出廠前均需要對器件誤差進行標定，但在捷聯(lián)慣導系統(tǒng)投入使用之后標定的結(jié)果會隨時間發(fā)生變化，而且每次啟動后慣性器件誤差也會有微小變化。若保證系統(tǒng)能夠長時間處于較高的定位精度，每次啟動捷聯(lián)慣導系統(tǒng)后都須對慣性器件誤差進行重新標校。
[0004]雙軸旋轉(zhuǎn)式慣導系統(tǒng)可以利用自身轉(zhuǎn)位機構(gòu)的轉(zhuǎn)位，改變慣性測量單元的空間位置，進而改善慣性導航系統(tǒng)的可觀測性，使得卡爾曼濾波的狀態(tài)方程中水平加速度計零位誤差及東向陀螺漂移誤差等狀態(tài)變量由不可觀測的變?yōu)榭捎^測的，提高了各狀態(tài)變量的估計精度及速度。最后利用卡爾曼濾波快速準確地估計出慣性器件誤差及失準角，并將估計結(jié)果進行補償，從而消除慣性器件誤差對慣性導航系統(tǒng)的影響，有效地提高了慣性導航系統(tǒng)的定位精度。而合理的轉(zhuǎn)位是實現(xiàn)捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準與自標校的關鍵，因此研究設計該項技術的轉(zhuǎn)位方案具有極為重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠快速準確估計出失準角及常值陀螺漂移誤差、加速度計零位誤差、陀螺儀刻度因數(shù)誤差等主要慣性器件誤差的方法，從而實現(xiàn)雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的初始對準與自標校。
[0006]本發(fā)明的具體步驟為:
[0007]步驟1:啟動雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，并充分預熱。
[0008]步驟2:完成捷聯(lián)慣導系統(tǒng)粗對準過程后，啟動捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準與自標校程序，該程序能夠在系統(tǒng)轉(zhuǎn)位過程中利用卡爾曼濾波方法實現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的最優(yōu)估計。
[0009]其中卡爾曼濾波器的狀態(tài)方程為:
[0010]X(t) =+O(0W(t)
[0011]其中X(t)為t時刻系統(tǒng)的狀態(tài)向量，F(xiàn)(t)為系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，G(t)為和噪聲驅(qū)動陣；w(t)為系統(tǒng)噪聲向量。
[0012]系統(tǒng)的狀態(tài)向量為:[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準與自標校方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:啟動雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，并充分預熱； 步驟2:完成捷聯(lián)慣導系統(tǒng)粗對準過程后，啟動捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準與自標校程序，該程序能夠在系統(tǒng)轉(zhuǎn)位過程中利用卡爾曼濾波方法實現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的最優(yōu)估計； 其中卡爾曼濾波器的狀態(tài)方程為:

【文檔編號】G01C21/16GK103453917SQ201310397375
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】于飛, 孫騫, 張亞, 王罡, 奔粵陽, 周廣濤, 夏健鐘, 鮑桂清, 史宏洋, 阮雙雙 申請人:哈爾濱工程大學