一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法，步驟如下：依據(jù)載體特性確定振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件；選定測(cè)量模擬設(shè)備模擬力學(xué)環(huán)境；由測(cè)量模擬設(shè)備對(duì)光纖慣組施加力學(xué)激勵(lì)，記錄光纖慣組輸出；依次更改光纖慣組里各慣性儀表在振動(dòng)條件下的輸出；對(duì)更改后的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航解算，評(píng)定振動(dòng)精度水平，分析誤差源；帶來誤差的慣性儀表進(jìn)行更換或?qū)υ搼T性儀表增加減振措施，提高光纖慣組導(dǎo)航精度水平。本方法能在現(xiàn)有試驗(yàn)條件下構(gòu)造逼真的物理環(huán)境，結(jié)合軟件的方式進(jìn)行離線導(dǎo)航解算有效地考核光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度水平，確定誤差源，該方法可多次重復(fù)、成本低、效率高、準(zhǔn)確度高。
【專利說明】
一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法，屬于慣性測(cè)量技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是目前唯一同時(shí)具備完全自主、高度隱蔽、強(qiáng)抗干擾、導(dǎo)航信息全 面、實(shí)時(shí)且連續(xù)等重要特性的導(dǎo)航系統(tǒng)，在陸、海、空、天等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為 運(yùn)載火箭、衛(wèi)星飛船、各種制導(dǎo)武器以及武器平臺(tái)必備的關(guān)鍵測(cè)量和控制設(shè)備。光纖陀螺是 基于Sagnac效應(yīng)測(cè)量載體角速度的一種全固態(tài)光學(xué)慣性儀表，具有可靠性高、使用壽命長、 精度覆蓋面寬、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、啟動(dòng)快速、功耗低、體積小、重量輕等許多特點(diǎn)，與加速度計(jì)配 合使用可設(shè)計(jì)出不同精度的光纖陀螺捷聯(lián)光纖慣組，在慣性系統(tǒng)產(chǎn)品中不斷得到應(yīng)用和推 廣。
[0003] 運(yùn)載火箭或?qū)椢淦饔霉饫w陀螺捷聯(lián)光纖慣組在發(fā)射或飛行過程中要承受來自 載體的隨機(jī)振動(dòng)或沖擊，而光纖陀螺捷聯(lián)光纖慣組為載體的關(guān)鍵設(shè)備，其在力學(xué)環(huán)境尤其 是振動(dòng)環(huán)境下的精度直接關(guān)系到載體的任務(wù)成敗。而光纖陀螺捷聯(lián)光纖慣組的精度主要取 決于慣性儀表的測(cè)量精度，慣性儀表在振動(dòng)條件下誤差較大，并且個(gè)體差異較大。因此，為 了提高光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度，首先得找到其主要的誤差源，然后對(duì)主要誤差源進(jìn) 行修正?，F(xiàn)在主要的確定光纖陀螺捷聯(lián)光纖慣組振動(dòng)條件下的誤差源的方法是通過多次振 動(dòng)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析、調(diào)整元件參數(shù)、再次進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等手段進(jìn)行，這種方法成本高、效 率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng) 條件下導(dǎo)航精度提升方法，在現(xiàn)有試驗(yàn)條件下構(gòu)造逼真的物理環(huán)境，采用半實(shí)物仿真的方 法，有效地考核光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度水平，并對(duì)光纖慣組振動(dòng)導(dǎo)航精度誤差源進(jìn) 行全面的分析，對(duì)誤差源進(jìn)行修正光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法，該方 法包括如下步驟：
[0006] (1)依據(jù)載體實(shí)際應(yīng)用環(huán)境確定光纖慣組的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件，所述振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件包 括振動(dòng)方向和振動(dòng)量級(jí)、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間T2、振動(dòng)后靜態(tài)持續(xù)時(shí)間T 3;
[0007] (2)根據(jù)步驟(1)所確定的光纖慣組的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件選定測(cè)量模擬設(shè)備；
[0008] (3)將待測(cè)光纖慣組安裝在測(cè)量模擬設(shè)備上，按照0~。時(shí)刻靜態(tài)、t時(shí)刻~t2時(shí)刻 按步驟（1)確定的振動(dòng)方向及其量級(jí)振動(dòng)、t 2時(shí)刻~t3時(shí)刻靜態(tài)，的振動(dòng)時(shí)間曲線設(shè)置測(cè)量 模擬設(shè)備，給待測(cè)光纖慣組施加力學(xué)激勵(lì)，實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)光纖慣組輸出的數(shù)據(jù)，所述光纖 慣組的輸出數(shù)據(jù)為時(shí)間、XYZ三方向的角速度和XYZ三方向的加速度，^ T1，T1光纖慣組從 加電到輸出穩(wěn)定的時(shí)間，t2 = Tl+T2，t3 = Tl+T2+T3;
[0009] (4)根據(jù)0~。時(shí)刻的光纖慣組輸出的時(shí)間、XYZ三方向角速度和XYZ三方向加速度 信息、實(shí)驗(yàn)所在地基準(zhǔn)經(jīng)煒高信息和靜態(tài)速度信息進(jìn)行靜基坐自對(duì)準(zhǔn)得到時(shí)刻姿態(tài)信 息;時(shí)刻姿態(tài)信息、速度信息和位置信息構(gòu)成t時(shí)刻初始導(dǎo)航信息；
[0010] (5)根據(jù)時(shí)刻的導(dǎo)航信息和時(shí)刻的光纖慣組輸出的XYZ三方向角速度信息 和XYZ二方向加速度fg息進(jìn)行導(dǎo)航解算，得到ti~t3時(shí)刻光纖慣組的導(dǎo)航信息；
[0011] (6)將^時(shí)刻的導(dǎo)航信息中的定位信息與t3時(shí)刻的導(dǎo)航信息中的定位信息進(jìn)行比 較，得到振動(dòng)條件下該光纖慣組的導(dǎo)航精度誤差a;
[0012] (7)以步驟⑷所計(jì)算的時(shí)刻的導(dǎo)航信息作為初始導(dǎo)航信息，提取步驟⑶所得 到的光纖慣組輸出的時(shí)間、三方向的角速度和三方向的加速度信息，將七~^時(shí)刻X方向的 角速度附加一個(gè)偏差值，重新進(jìn)行導(dǎo)航解算，得到t 3時(shí)刻光纖慣組的導(dǎo)航信息，然后執(zhí)行步 驟(6)得到新的導(dǎo)航精度誤差；
[0013] (8)多次變更步驟(7)所述的偏差值，重復(fù)步驟(7)，得到一組導(dǎo)航精度誤差，直到 得到使導(dǎo)航精度誤差最小的偏差值，記錄該X方向角速度偏差值和相應(yīng)的最小導(dǎo)航精度誤 差al;
[0014] (9)多次變更Y方向角速度值、Z方向角速度值、X方向加速度值、Y方向加速度值、Z 方向加速度值，重復(fù)執(zhí)行步驟(7)~(8 )，得到使導(dǎo)航精度誤差最小的Y方向角速度偏差值、Z 方向角速度偏差值、X方向加速度偏差值、Y方向加速度偏差值、Z方向加速度偏差值和他們 相應(yīng)的最小導(dǎo)航精度誤差a2、a3、a3、a4、a5、a6;
[0015] (10)對(duì)步驟(8)~(9)得到的各最小導(dǎo)航精度誤差進(jìn)行比較分析，得到步驟（1)所 述的振動(dòng)條件下影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源，即帶來誤差的慣性儀表；
[0016] (11)對(duì)步驟（10)所確定的帶來誤差的慣性儀表進(jìn)行更換或?qū)υ搼T性儀表增加減 振措施，重新進(jìn)行步驟（1)~步驟(6)，將得到的導(dǎo)航精度水平與未改進(jìn)的導(dǎo)航精度水平a比 較，驗(yàn)證措施的有效性，提高光纖慣組導(dǎo)航精度水平。
[0017] 所述步驟(8)變更偏差值的方法為：以慣性儀表的標(biāo)稱精度水平作為偏差初始值， 以該初始值為中心點(diǎn)，正負(fù)方向按照慣性儀表標(biāo)稱的精度方差為步進(jìn)量調(diào)整。
[0018] 所述步驟(6)導(dǎo)航信息中的定位信息為經(jīng)煒高位置信息或者速度信息。
[0019]所述步驟⑻導(dǎo)航信息為經(jīng)煒高位置信息時(shí)，將t時(shí)刻的導(dǎo)航信息與t3時(shí)刻的導(dǎo)航 信息按照如下公式進(jìn)行比較：
[0020]
[0021] 式中，
[0022] Δρ為t3時(shí)刻煒度與h時(shí)刻煒度之差(〃）；
[0023] Δ λ為t3時(shí)刻經(jīng)度與時(shí)刻經(jīng)度之差(〃）；
[0024]滬為t3時(shí)刻的煒度(°);
[0025] Δ h為t3時(shí)刻高度與T1時(shí)刻高度之差(m);
[0026] 所述步驟(9)和步驟（10)影響光纖慣組的導(dǎo)航精度誤差源的判定方法為：比較al、 a2、a3、a4、a5、a6,找出最小值：
[0027] 如果al最小，則認(rèn)為X軸陀螺儀為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0028] 如果a2最小，則認(rèn)為Y軸陀螺儀為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0029] 如果a3最小，則認(rèn)為Z軸陀螺儀為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0030] 如果a4最小，則認(rèn)為X軸加速度計(jì)為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0031] 如果a5最小，則認(rèn)為Y軸加速度計(jì)為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0032]如果a6最小，則認(rèn)為Z軸加速度計(jì)為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源。
[0033]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為：
[0034] (1)本發(fā)明能在現(xiàn)有試驗(yàn)條件下構(gòu)造逼真的物理環(huán)境，有效地考核光纖慣組振動(dòng) 條件下導(dǎo)航精度水平，并對(duì)光纖慣組振動(dòng)導(dǎo)航精度誤差源進(jìn)行全面的分析，找出影響光纖 慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源，通過對(duì)該誤差源或者改善該誤差源所處的振動(dòng)條件進(jìn)行修 正可以大大提高光纖慣組振動(dòng)導(dǎo)航精度；
[0035] (2)本發(fā)明使用單軸線振動(dòng)臺(tái)或六自由度振動(dòng)臺(tái)、三軸轉(zhuǎn)臺(tái)等測(cè)量模擬設(shè)備模擬 光纖慣組實(shí)際應(yīng)用中的力學(xué)環(huán)境，盡可能地節(jié)省了成本；
[0036] (3)本發(fā)明提出了一種采用軟件的方式改變慣性儀表力學(xué)環(huán)境下輸出均值，進(jìn)行 離線導(dǎo)航解算來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度誤差源的方法，可多次 重復(fù)、成本低、效率高、準(zhǔn)確度高。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明步驟不意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0039] 以某型號(hào)運(yùn)載火箭為例，描述本發(fā)明一種振動(dòng)條件下光纖慣組(光纖陀螺捷聯(lián)慣 性測(cè)量組合)導(dǎo)航精度提升方法的具體步驟如下：
[0040] (1)依據(jù)載體實(shí)際應(yīng)用環(huán)境確定光纖慣組的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件，所述振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件包 括振動(dòng)方向和振動(dòng)量級(jí)、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間T2、振動(dòng)后靜態(tài)持續(xù)時(shí)間T3。
[0041] 在運(yùn)載火箭飛行過程中，光纖慣組的振動(dòng)環(huán)境條件較為惡劣，如表1所示。從表中 可以看出T2為Imin ,T3為9min。
[0042] 表1某型號(hào)振動(dòng)環(huán)境條件

[0045] (2)根據(jù)表(1)所確定的光纖慣組振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件選定測(cè)量模擬設(shè)備，所述模擬設(shè)備 一般包括單軸線振動(dòng)臺(tái)、三軸轉(zhuǎn)臺(tái)或六自由度振動(dòng)臺(tái)，單軸線振動(dòng)臺(tái)一般用來模擬XYZ三軸 方向的線振動(dòng)激勵(lì)，三軸轉(zhuǎn)臺(tái)用來進(jìn)行角運(yùn)動(dòng)模擬，六自由度振動(dòng)臺(tái)可同時(shí)進(jìn)行XYZ三軸方 向的線振動(dòng)激勵(lì)和角振動(dòng)激勵(lì)。一般根據(jù)現(xiàn)有的不同應(yīng)用需求，選定模擬設(shè)備對(duì)光纖慣組 施加力學(xué)環(huán)境激勵(lì)。
[0046] 本實(shí)施例根據(jù)實(shí)際工況選用六自由度振動(dòng)臺(tái)對(duì)光纖慣組施加三個(gè)軸方向的線振 動(dòng)激勵(lì)和三個(gè)軸方向的角振動(dòng)激勵(lì)。
[0047] (3)將光纖慣組通過振動(dòng)工裝安裝在六自由度振動(dòng)臺(tái)上。按照0~。時(shí)刻靜態(tài)、"時(shí) 刻~t2時(shí)刻按步驟（1 )確定的振動(dòng)方向及其量級(jí)振動(dòng)、t2時(shí)刻~t3時(shí)刻靜態(tài)，的振動(dòng)時(shí)間曲 線設(shè)置測(cè)量模擬設(shè)備，給待測(cè)光纖慣組施加力學(xué)激勵(lì)，實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)光纖慣組輸出的時(shí) 間、XYZ三方向角速度和XYZ三方向加速度信息，多T 1，T1光纖慣組從加電到輸出穩(wěn)定的時(shí) 間，I2 = TdT2A3 = TdT2+!^本實(shí)施例中，1^光纖慣組從加電到輸出穩(wěn)定的時(shí)間為 設(shè)置為3min，按照0~3min靜態(tài)、3min~4min按步驟（1)確定的振動(dòng)方向及其量級(jí)振動(dòng)、4min ~13min靜態(tài)的振動(dòng)時(shí)間曲線設(shè)置測(cè)量模擬設(shè)備，給待測(cè)光纖慣組施加力學(xué)激勵(lì)，實(shí)時(shí)采集 并存儲(chǔ)光纖慣組輸出的數(shù)據(jù)，所述光纖慣組的輸出數(shù)據(jù)為時(shí)間、XYZ三方向的角速度和XYZ 三方向的加速度等。
[0048] (4)根據(jù)0~3min時(shí)刻的光纖慣組輸出的時(shí)間、XYZ三方向角速度和XYZ三方向加速 度信息和實(shí)驗(yàn)所在地基準(zhǔn)經(jīng)煒高信息和靜態(tài)速度信息進(jìn)行靜基坐自對(duì)準(zhǔn)得到3min時(shí)刻初 始姿態(tài)信息。3min時(shí)刻姿態(tài)信息、速度信息(試驗(yàn)開始時(shí)為零)和位置信息(試驗(yàn)時(shí)已知的基 準(zhǔn)經(jīng)煒高信息)構(gòu)成3min時(shí)刻初始導(dǎo)航信息。本實(shí)施例中計(jì)算得到的3min時(shí)刻初始姿態(tài)為： 偏航角267.55°、橫滾角-0.35°、俯仰角0.16° ;初始經(jīng)煒高為:煒度39.802°、經(jīng)度116.245°、 高度45.3m。
[0049] (5)以第3min的導(dǎo)航信息作為初始導(dǎo)航信息，根據(jù)3min~4min的振動(dòng)條件下和 4min~13min的靜態(tài)條件下的三方向角速度信息和XYZ三方向加速度信息進(jìn)行導(dǎo)航解算，得 到3min~13min的導(dǎo)航信息。具體導(dǎo)航解算的方法為:在每一個(gè)導(dǎo)航周期內(nèi)由每周期內(nèi)測(cè)量 得出的陀螺儀輸出和加速度計(jì)輸出結(jié)合上一周期的導(dǎo)航信息通過單子樣算法計(jì)算本周期 的慣組導(dǎo)航信息，包括姿態(tài)、速度和經(jīng)煒高信息。最終計(jì)算出13min時(shí)刻的導(dǎo)航信息:姿態(tài)為 偏航角267.55°、橫滾角-O . 34°、俯仰角O . 15° ;經(jīng)煒高為：煒度39.806°、經(jīng)度116.247°、高 度-364.26m。
[0050] (6)將3min時(shí)刻的位置信息與13min時(shí)刻的位置信息按照如下公式進(jìn)行比較，得到 導(dǎo)航精度誤差a，此例中a為631.7m，其計(jì)算公式見下式：
[0051 ] a = 60 * 1853)2 + (Δ/： * cosφ *601853)2) + Δ Ir
[0052] 式中，Δ h為13min時(shí)刻煒度與3min時(shí)刻初始高度之差(m);
[0053] Δ切為13min時(shí)刻煒度與3min時(shí)刻初始煒度之差(〃）；
[0054] Δ λ為13min時(shí)刻經(jīng)度與3min時(shí)刻初始經(jīng)度之差(〃）；
[0055]識(shí)為13min時(shí)刻的煒度(°)。
[0056]也可以將13min時(shí)刻的速度信息與3min的速度信息進(jìn)行類似的比較來計(jì)算導(dǎo)航精 度誤差，3min的初始速度彳目息由步驟(4)得到的導(dǎo)航彳目息中提取。
[0057] (7)以步驟(4)所計(jì)算的^時(shí)刻的導(dǎo)航信息作為初始導(dǎo)航信息，提取步驟(3)所得 到的光纖慣組輸出的時(shí)間、三方向的角速度和三方向的加速度信息，將七~^時(shí)刻X方向的 角速度附加一個(gè)偏差值，重新進(jìn)行導(dǎo)航解算，得到t 3時(shí)刻光纖慣組的導(dǎo)航信息，然后執(zhí)行步 驟(6)得到新的導(dǎo)航精度誤差;本實(shí)施例中，在步驟(3)所得到的光纖慣組輸出的三方向的 角速度和三方向的加速度信息基礎(chǔ)上，將3min~4min時(shí)刻X軸陀螺儀輸出的X方向的角速度 增加一個(gè)偏差值初始值〇. 1° /h，以3min時(shí)刻的導(dǎo)航信息作為初始導(dǎo)航信息，進(jìn)行導(dǎo)航解算， 得到13min時(shí)刻光纖慣組的位置信息，然后執(zhí)行步驟(6)，得到新的導(dǎo)航位置誤差621.8m。
[0058] (8)在偏差值的初始值正負(fù)方向，按照0.03° /h的步進(jìn)量多次變更步驟(7)所述的 偏差值，重復(fù)步驟(7)，得到多個(gè)導(dǎo)航精度誤差，觀察偏差值與導(dǎo)航精度誤差的變化趨勢(shì)，直 到得到使導(dǎo)航精度誤差最小的偏差值時(shí)，此例中當(dāng)振動(dòng)過程中X軸陀螺儀增加的固定值為 0.23° /h時(shí)，導(dǎo)航位置誤差最小，其誤差值為:602.0m。一般找到某個(gè)偏差值，當(dāng)比該偏差值 大的偏差和比該偏差值小的偏差所導(dǎo)致的導(dǎo)航精度誤差均比該偏差值所導(dǎo)致的偏差大時(shí)， 認(rèn)為已經(jīng)找到了可以使光纖慣組的導(dǎo)航精度誤差最小的偏差值。步進(jìn)量取值越小，找到的 最小偏差值越精確，但計(jì)算量越大，相反，步進(jìn)量取值越大，找到的最小偏差值越不精確，但 計(jì)算量較小。所述的偏差值的方法為：以慣性儀表的標(biāo)稱精度水平為初始值，以該初始值為 中心點(diǎn)，正負(fù)方向按照慣性儀表標(biāo)稱的精度方差為步進(jìn)量調(diào)整。
[0059] (9)多次變更3min~4min時(shí)刻Y軸陀螺儀輸出的Y方向的角速度值，重復(fù)執(zhí)行步驟 (7)~(8)，得到使導(dǎo)航精度誤差最小的Y方向角速度偏差值和相應(yīng)的最小導(dǎo)航精度誤差a2; [0060] (10)多次變更3min~4min時(shí)刻Z軸陀螺儀輸出的Z方向角速度值，重復(fù)執(zhí)行步驟 (7)~(8)，得到使導(dǎo)航精度誤差最小的Z方向角速度偏差值和和相應(yīng)的最小導(dǎo)航精度誤差 a3 ；
[0061 ] (11)多次變更3min~4min時(shí)刻X軸加速度計(jì)輸出的X方向加速度值，重復(fù)執(zhí)行步驟 (7)~(8)，得到使導(dǎo)航精度誤差最小的X方向加速度偏差值和相應(yīng)的最小導(dǎo)航精度誤差a4;
[0062] (12)多次變更3min~4min時(shí)刻Y軸加速度計(jì)輸出的Y方向加速度值，重復(fù)執(zhí)行步驟 (7)~(8)，得到使導(dǎo)航精度誤差最小的Y方向加速度偏差值和相應(yīng)的最小導(dǎo)航精度誤差a5;
[0063] (13)多次變更3min~4min時(shí)刻Z軸加速度計(jì)輸出的Z方向加速度值，重復(fù)執(zhí)行步驟 (7)~(8)，得到使導(dǎo)航精度誤差最小的Z方向加速度偏差值和相應(yīng)的最小導(dǎo)航精度誤差a6;
[0064]本實(shí)施例中，步驟(8)~步驟(13)所得到的X方向角速度、Y方向角速度、Z方向角速 度、X方向加速度、Y方向加速度、Z方向加速度六個(gè)參量的最佳偏差值和相應(yīng)的導(dǎo)航位置誤 差分別為：
[0065]當(dāng)X軸陀螺儀增加的偏差值為0.23° /h時(shí)，其對(duì)應(yīng)的最小誤差al為602. Om;
[0066]當(dāng)Y軸陀螺儀增加的偏差值為0.96° /h時(shí)，其對(duì)應(yīng)的最小誤差a2為447.2m;
[0067] 當(dāng)Z軸陀螺儀增加的偏差值為0.03° /h時(shí)，其對(duì)應(yīng)的最小誤差a3為626.7m;
[0068] 當(dāng)X軸加速度計(jì)增加的偏差值為0.58mg時(shí)，其對(duì)應(yīng)的最小誤差a4為496. Im;
[0069]當(dāng)Y軸加速度計(jì)增加的偏差值為-0.54mg時(shí)，其對(duì)應(yīng)的最小誤差a5為598.6m;
[0070] 當(dāng)Z軸加速度計(jì)增加的偏差值為-0.02mg時(shí)，其對(duì)應(yīng)的最小誤差a6為617.2m;
[0071] (14)對(duì)步驟(8)~（13)得到的導(dǎo)航精度誤差進(jìn)行比較分析得到步驟（1)所述的振 動(dòng)條件下影響光纖慣組的導(dǎo)航精度誤差源，即帶來誤差的慣性儀表。。如：比較al、a2、a3、 a4、a5、a6,找出最小值：
[0072] 如果al最小，則認(rèn)為X軸陀螺儀為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0073] 如果a2最小，則認(rèn)為Y軸陀螺儀為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0074] 如果a3最小，則認(rèn)為Z軸陀螺儀為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0075] 如果a4最小，則認(rèn)為X軸加速度計(jì)為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0076] 如果a5最小，則認(rèn)為Y軸加速度計(jì)為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0077] 如果a6最小，則認(rèn)為Z軸加速度計(jì)為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源；
[0078] 此例中a2最小，所以，在表1所述的振動(dòng)條件下，Y軸陀螺儀對(duì)該光纖慣組的導(dǎo)航精 度影響大。
[0079] 如果上述最小值與a相同，即當(dāng)所有慣性儀表附加的偏差值為0時(shí)得到最小的導(dǎo)航 精度誤差，則認(rèn)為此例中慣性儀表誤差不是影響光纖慣組的主要因素。
[0080] (15)不斷對(duì)步驟（14)所確定的帶來誤差的慣性儀表進(jìn)行更換或?qū)υ搼T性儀表增 加減振措施，重新進(jìn)行步驟（1)~步驟(6)，將得到的導(dǎo)航精度水平與未改進(jìn)的導(dǎo)航精度水 平a比較，驗(yàn)證措施的有效性，提高光纖慣組導(dǎo)航精度水平。
[0081] 本實(shí)施例在確定Y軸陀螺儀是影響光纖慣組導(dǎo)航精度的最大誤差源之后，可以更 換Y軸陀螺儀，重新進(jìn)行步驟（1)~步驟(6)，得到新的導(dǎo)航精度誤差b(450m)，b相比a明顯變 小，即光纖慣組導(dǎo)航精度在更換Y軸陀螺儀后有明顯提升。也可以通過改善Y軸陀螺儀外部 結(jié)構(gòu)增加減振措施，使Y軸光纖陀螺受振動(dòng)影響小，從而提高光纖慣組在該振動(dòng)條件下的導(dǎo) 航精度。
[0082] 多次循環(huán)采用上述步驟可以不斷提高光纖慣組在該振動(dòng)條件下的導(dǎo)航精度。
[0083]由此可見，本發(fā)明能在現(xiàn)有試驗(yàn)條件下構(gòu)造逼真的物理環(huán)境，可以有效地考核光 纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度水平，并對(duì)光纖慣組振動(dòng)導(dǎo)航精度誤差源進(jìn)行全面的分析。
[0084] 本發(fā)明只需要對(duì)光纖慣組做一次振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，之后，通過采用軟件的方式改變慣性 儀表力學(xué)環(huán)境下輸出均值，進(jìn)行離線導(dǎo)航解算來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可多次重復(fù)、成本低、效率 高、準(zhǔn)確度高。
[0085] 以上所述，僅為本發(fā)明最佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 依據(jù)載體實(shí)際應(yīng)用環(huán)境確定光纖慣組的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件，所述振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件包括振 動(dòng)方向和振動(dòng)量級(jí)、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間T2、振動(dòng)后靜態(tài)持續(xù)時(shí)間T3 ; (2) 根據(jù)步驟(1)所確定的光纖慣組的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件選定測(cè)量模擬設(shè)備； (3) 將待測(cè)光纖慣組安裝在測(cè)量模擬設(shè)備上，按照0~ti時(shí)刻靜態(tài)、ti時(shí)刻~t2時(shí)刻按步 驟（1)確定的振動(dòng)方向及其量級(jí)振動(dòng)、t2時(shí)刻~t3時(shí)刻靜態(tài)，的振動(dòng)時(shí)間曲線設(shè)置測(cè)量模擬 設(shè)備，給待測(cè)光纖慣組施加力學(xué)激勵(lì)，實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)光纖慣組輸出的數(shù)據(jù)，所述光纖慣組 的輸出數(shù)據(jù)為時(shí)間、ΧΥΖΞ方向的角速度和ΧΥΖΞ方向的加速度，ti>Ti，Ti光纖慣組從加電 到輸出穩(wěn)定的時(shí)間，t2 = Τι巧2，t3 = Τι巧2+T3 ; (4) 根據(jù)Ο~ti時(shí)刻的光纖慣組輸出的時(shí)間、ΧΥΖΞ方向角速度和ΧΥΖΞ方向加速度信息、 實(shí)驗(yàn)所在地基準(zhǔn)經(jīng)締高信息和靜態(tài)速度信息進(jìn)行靜基坐自對(duì)準(zhǔn)得到ti時(shí)刻姿態(tài)信息；ti時(shí) 刻姿態(tài)信息、速度信息和位置信息構(gòu)成ti時(shí)刻初始導(dǎo)航信息； (5) 根據(jù)ti時(shí)刻的導(dǎo)航信息和ti~t3時(shí)刻的光纖慣組輸出的ΧΥΖΞ方向角速度信息和 ΧΥΖΞ方向加速度信息進(jìn)行導(dǎo)航解算，得到ti~t3時(shí)刻光纖慣組的導(dǎo)航信息； (6) 將ti時(shí)刻的導(dǎo)航信息中的定位信息與t3時(shí)刻的導(dǎo)航信息中的定位信息進(jìn)行比較，得 到振動(dòng)條件下該光纖慣組的導(dǎo)航精度誤差a; (7) W步驟(4)所計(jì)算的ti時(shí)刻的導(dǎo)航信息作為初始導(dǎo)航信息，提取步驟(3)所得到的光 纖慣組輸出的時(shí)間、Ξ方向的角速度和Ξ方向的加速度信息，將ti~t2時(shí)刻X方向的角速度 附加一個(gè)偏差值，重新進(jìn)行導(dǎo)航解算，得到t3時(shí)刻光纖慣組的導(dǎo)航信息，然后執(zhí)行步驟(6) 得到新的導(dǎo)航精度誤差； (8) 多次變更步驟(7)所述的偏差值，重復(fù)步驟(7)，得到一組導(dǎo)航精度誤差，直到得到 使導(dǎo)航精度誤差最小的偏差值，記錄該X方向角速度偏差值和相應(yīng)的最小導(dǎo)航精度誤差al; (9) 多次變更Y方向角速度值、Z方向角速度值、X方向加速度值、Y方向加速度值、Z方向 加速度值，重復(fù)執(zhí)行步驟(7)~(8)，得到使導(dǎo)航精度誤差最小的Y方向角速度偏差值、Z方向 角速度偏差值、X方向加速度偏差值、Y方向加速度偏差值、Z方向加速度偏差值和他們相應(yīng) 的最小導(dǎo)航精度誤差a2、a3、a3、a4、a5、a6; (10) 對(duì)步驟(8)~（9)得到的各最小導(dǎo)航精度誤差進(jìn)行比較分析，得到步驟（1)所述的 振動(dòng)條件下影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源，即帶來誤差的慣性儀表； (11) 對(duì)步驟（10)所確定的帶來誤差的慣性儀表進(jìn)行更換或?qū)υ搼T性儀表增加減振措 施，重新進(jìn)行步驟（1)~步驟(6)，將得到的導(dǎo)航精度水平與未改進(jìn)的導(dǎo)航精度水平a比較， 驗(yàn)證措施的有效性，提高光纖慣組導(dǎo)航精度水平。2. 根據(jù)權(quán)利要1所述的一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法，其特征在 于:所述步驟(8)變更偏差值的方法為慣性儀表的標(biāo)稱精度水平作為偏差初始值，W該 初始值為中屯、點(diǎn)，正負(fù)方向按照慣性儀表標(biāo)稱的精度方差為步進(jìn)量調(diào)整。3. 根據(jù)權(quán)利要1所述的一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法，其特征在 于:所述步驟(6)導(dǎo)航信息中的定位信息為經(jīng)締高位置信息或者速度信息。4. 根據(jù)權(quán)利要3所述的一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法，其特征在 于:所述步驟(6)導(dǎo)航信息為經(jīng)締高位置信息時(shí)，將ti時(shí)刻的導(dǎo)航信息與t3時(shí)刻的導(dǎo)航信息 按照如下公式進(jìn)行比較：式中， Δ口為t3時(shí)刻締度與tl時(shí)刻締度之差("）； Δ λ為t3時(shí)刻經(jīng)度與tl時(shí)刻經(jīng)度之差("）； 夢(mèng)為t3時(shí)刻的締度廣）； Δ h為t3時(shí)刻高度與Tl時(shí)刻高度之差(m)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)載用光纖慣組振動(dòng)條件下導(dǎo)航精度提升方法，其特征 在于所述步驟(9)和步驟（10)影響光纖慣組的導(dǎo)航精度誤差源的判定方法為：比較al、a2、 曰3、曰4、曰5、曰6,找出最小值： 如果al最小，則認(rèn)為X軸巧螺儀為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源； 如果a2最小，則認(rèn)為Y軸巧螺儀為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源； 如果a3最小，則認(rèn)為Z軸巧螺儀為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源； 如果a4最小，則認(rèn)為X軸加速度計(jì)為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源； 如果a5最小，則認(rèn)為Y軸加速度計(jì)為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源； 如果a6最小，則認(rèn)為Z軸加速度計(jì)為影響光纖慣組的導(dǎo)航精度的主要誤差源。
【文檔編號(hào)】G01C25/00GK105937915SQ201610421361
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】寧曉戈, 黃繼勛, 王寧, 金貝, 雷劍, 楊鵬, 閭曉琴, 黃鑫巖, 蘇健, 蘇立娟, 朱士群
【申請(qǐng)人】北京航天時(shí)代光電科技有限公司