本發(fā)明涉及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其涉及一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

1、三軸加速度計(jì)組件是慣導(dǎo)的核心元件之一，其主要用于敏感運(yùn)載體的線加速度，完成初始對準(zhǔn)、陀螺儀參數(shù)估計(jì)以及速度、位置解算等功能。因此，其測量精度對慣導(dǎo)的整體性能表現(xiàn)具有決定性作用。一般加速度計(jì)組件在集成于慣導(dǎo)系統(tǒng)前應(yīng)依靠高精度轉(zhuǎn)臺或者其他方法完成組件參數(shù)的精確標(biāo)定，然而在實(shí)際情況下標(biāo)定好的加速度計(jì)組件參數(shù)并非一成不變，隨著時(shí)間增加，加速度計(jì)組件參數(shù)將發(fā)生緩慢的變化，造成慣導(dǎo)精度隨時(shí)間逐漸下降，影響系統(tǒng)性能?，F(xiàn)有的分立式標(biāo)定方案在非靜止水平基座，如系泊于碼頭的船上難以實(shí)施，基座的搖擺使加速度計(jì)組件難以獲取有效的加速度參考，因此無法完成標(biāo)定。對于捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)而言，依靠額外的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對慣性組件（包括加速度計(jì)組件與陀螺儀）內(nèi)的誤差激勵(lì)，從而完成參數(shù)標(biāo)定，而空間穩(wěn)定慣性導(dǎo)航系統(tǒng)本身已包含了多環(huán)框架結(jié)構(gòu)，其用于陀螺伺服以保證加速度計(jì)組件工作在空間穩(wěn)定狀態(tài)，因此沒有額外的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)對加速度計(jì)組件的誤差進(jìn)行激勵(lì)與標(biāo)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，依靠同步姿態(tài)誤差監(jiān)測反解加速度計(jì)組件參數(shù)誤差，解決了非靜止基座下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定問題；本發(fā)明設(shè)計(jì)了基于互相關(guān)的非同頻數(shù)據(jù)同步對準(zhǔn)方法，通過線性插值或樣條插值使兩路非同頻信號實(shí)現(xiàn)頻率統(tǒng)一，采用互相關(guān)方法解算兩路信號間的時(shí)間差，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對準(zhǔn)；本發(fā)明顯著降低了加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定的環(huán)境需求，解決了動基座條件下加速度計(jì)組件參數(shù)的定期更新與長期精度保持問題。

2、本發(fā)明提供一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，包括：

3、s1：慣導(dǎo)系統(tǒng)在碼頭動基座條件下完成大于或等于24小時(shí)導(dǎo)航定位，并記錄慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的姿態(tài)信息；

4、s2：采用外部姿態(tài)測量系統(tǒng)對導(dǎo)航過程中載體大于或等于24小時(shí)內(nèi)的姿態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測，并與慣導(dǎo)系統(tǒng)同步記錄外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出的姿態(tài)信息；

5、s3：通過插值法使慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的姿態(tài)信息與外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出的姿態(tài)信息頻率一致，通過互相關(guān)方法使慣導(dǎo)系統(tǒng)與外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出的姿態(tài)信息對齊；

6、s4：在本地指北坐標(biāo)系下，通過對齊的慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的姿態(tài)信息以及外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出的姿態(tài)信息計(jì)算慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)的誤差；

7、s5：通過對慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)的誤差進(jìn)行二階傅里葉展開，獲得傅里葉級數(shù)系數(shù)；

8、s6：根據(jù)傅里葉級數(shù)系數(shù)，計(jì)算加速度計(jì)組件參數(shù)誤差，根據(jù)加速度計(jì)組件參數(shù)誤差修正加速度計(jì)組件的輸出模型。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，還包括所述慣導(dǎo)系統(tǒng)與船體固接并輸出姿態(tài)信息，所述姿態(tài)信息包括航向角、橫搖角、縱搖角。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，還包括所述外部姿態(tài)測量系統(tǒng)固連于船體，并與所述慣導(dǎo)系統(tǒng)位置相鄰，所述外部姿態(tài)測量系統(tǒng)連續(xù)輸出船體的姿態(tài)信息。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，還包括所述s3步驟包括：

12、s31：通過外置數(shù)據(jù)采集裝置獲取慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)序列以及外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出姿態(tài)序列；

13、s32：將慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)頻率和外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出姿態(tài)頻率的最小公倍數(shù)作為目標(biāo)頻率；

14、s33：通過插值法將慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)序列以插值到目標(biāo)頻率，獲得新慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)序列；

15、s34：通過插值法將外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出姿態(tài)序列插值到目標(biāo)頻率，獲得新外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出姿態(tài)序列；

16、s35：通過互相關(guān)函數(shù)計(jì)算新慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)序列及新外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出姿態(tài)序列間的延時(shí)；

17、s36：通過延時(shí)將慣導(dǎo)系統(tǒng)與外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出的姿態(tài)信息對齊。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，還包括所述插值法為線性插值法或者樣條插值法。

19、根據(jù)本發(fā)明提供的一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，還包括在本地指北坐標(biāo)系下，慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)的誤差計(jì)算表達(dá)式為：

20、

21、其中，為在本地指北坐標(biāo)系北軸姿態(tài)誤差分量，為在本地指北坐標(biāo)系東軸姿態(tài)誤差分量，為在本地指北坐標(biāo)系地軸姿態(tài)誤差分量，為插值到目標(biāo)頻率后慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的橫搖角，為插值到目標(biāo)頻率后慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的縱搖角，為插值到目標(biāo)頻率后慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的航向角，為插值到目標(biāo)頻率后外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出的橫搖角，為插值到目標(biāo)頻率后外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出的縱搖角，為插值到目標(biāo)頻率后外部姿態(tài)測量系統(tǒng)輸出的航向角。

22、根據(jù)本發(fā)明提供的一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，還包括所述s4步驟中，在本地指北坐標(biāo)系下，對慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)的誤差進(jìn)行二階傅里葉展開，計(jì)算表達(dá)式為：

23、

24、其中，為在本地指北坐標(biāo)系北軸姿態(tài)誤差分量，為在本地指北坐標(biāo)系東軸姿態(tài)誤差分量，為傅里葉展開后北軸0次項(xiàng)系數(shù)，為傅里葉展開后北軸1次項(xiàng)余弦系數(shù)，為傅里葉展開后北軸2次項(xiàng)余弦系數(shù)，為傅里葉展開后北軸1次項(xiàng)正弦系數(shù)，為傅里葉展開后北軸2次項(xiàng)正弦系數(shù)，為傅里葉展開后東軸0次項(xiàng)系數(shù)，為傅里葉展開后東軸1次項(xiàng)余弦系數(shù)，為傅里葉展開后東軸2次項(xiàng)余弦系數(shù)，為傅里葉展開后東軸1次項(xiàng)正弦系數(shù)，為傅里葉展開后東軸2次項(xiàng)正弦系數(shù)，為地球自轉(zhuǎn)角速度，為北向高階項(xiàng)誤差，為東向高階項(xiàng)誤差。

25、根據(jù)本發(fā)明提供的一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，還包括加速度計(jì)組件參數(shù)誤差補(bǔ)償矩陣的補(bǔ)償參數(shù)計(jì)算表達(dá)式為：

26、

27、其中，為y軸加速度計(jì)對x軸加速度計(jì)影響的補(bǔ)償參數(shù)，為z軸加速度計(jì)對x軸加速度計(jì)影響的補(bǔ)償參數(shù)，為x軸加速度計(jì)對y軸加速度計(jì)影響的補(bǔ)償參數(shù)，為z軸加速度計(jì)對y軸加速度計(jì)影響的補(bǔ)償參數(shù)，為x軸加速度計(jì)對z軸加速度計(jì)影響的補(bǔ)償參數(shù)，為y軸加速度計(jì)對z軸加速度計(jì)影響的補(bǔ)償參數(shù)，為慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的緯度。

28、根據(jù)本發(fā)明提供的一種碼頭動基座條件下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定方法，還包括修正后的加速度計(jì)組件的輸出模型為：

29、

30、其中，為加速度計(jì)組件表頭軸輸出的加速度敏感量，為加速度計(jì)組件表頭軸輸出的加速度敏感量、為加速度計(jì)組件表頭軸輸出的加速度敏感量，為加速度計(jì)組件軸輸出的加速度敏感量，為加速度計(jì)組件軸輸出的加速度敏感量，為加速度計(jì)組件軸輸出的加速度敏感量。

31、本發(fā)明實(shí)施例中的上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果之一：

32、本發(fā)明依靠同步姿態(tài)誤差監(jiān)測反解加速度計(jì)組件參數(shù)誤差，解決了非靜止基座下的加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定問題；本發(fā)明設(shè)計(jì)了基于互相關(guān)的非同頻數(shù)據(jù)同步對準(zhǔn)方法，通過線性插值或樣條插值使兩路非同頻信號實(shí)現(xiàn)頻率統(tǒng)一，采用互相關(guān)方法解算兩路信號間的時(shí)間差，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對準(zhǔn)；本發(fā)明顯著降低了加速度計(jì)組件參數(shù)誤差標(biāo)定的環(huán)境需求，解決了動基座條件下加速度計(jì)組件參數(shù)的定期更新與長期精度保持問題。

33、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。