[发明专利]非完全自由度惯性平台关键参数多位置最优估计检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现非完全自由度惯性平台的在线自检测方法，适用于各类非完全和完全自由度的惯性平台系统自检测，属于参数在线自主检测领域。 

背景技术

非完全自由度惯性平台系统广泛应用于导弹、飞机、航天器上，是完成既定目标的重要保障。惯性平台系统作为飞行器导航与制导的“心脏”，提高惯性平台系统的测量精度，能够直接有效地提高飞行器的作战效能。 

对非完全自由度惯性平台系统的一些如陀螺的各种零漂、加速度计零偏等关键参数进行检测并对误差适当补偿是提高惯性系统使用精度非常有效的手段，通过研究非完全自由度惯性平台系统高精度检测方法，能够更有效补偿惯性平台系统误差漂移和提高惯性平台系统使用精度。 

目前已有的检测方法：从载体中将非完全自由度惯性平台系统拆下，放在高精度的平台检测系统中进行关键参数的检测。这种方法虽然能够得到高精度的检测结果，但在实际应用中，考虑到载体的结构和安装空间等方面的因素，非完全自由度惯性平台系统的安装往往十分的复杂，因此该平台系统的拆装是十分不方便的。因此，这种方法不利于实际操作。 

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术存在的不足，提供一种在线自主检测的方法。本方案的基本原理是：在不借助外加其他设备和不拆下平台系统的前提下，利用平台处于不同姿态时加速度计和陀螺的输出并结合加速度计和陀螺的输出模型，运用扩展卡尔曼滤波法对平台的关键参数进行实时自检测。 

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。 

一种非完全自由度惯性平台关键参数多位置最优估计检测方法，包 括如下步骤： 

步骤一、将东北天地理坐标系中的重力加速度和地球自转角速度转换到平台坐标系中。 

地速在地理坐标系中表示为 

地速在平台坐标系中表示为 

其中，n表示地理坐标系，p表示平台坐标系。α，β，γ分别为平台绕X，Y，Z轴的转角，M₁(α)，M₂(β)，M₃(γ)为平台绕X，Y，Z轴转动的转移矩阵。 

地球自转角速度ω_e在地理坐标系中表示为 

ωe=ωexωeyωez]]>

其中，ω_ex＝0， 为地理纬度。 

步骤二、在完成坐标系转换后，根据误差角的动态方程、陀螺漂移误差模型建立非完全自由度惯性平台的Kalman滤波状态方程；取加速度计及角度传感器输出作为观测量并结合加速度计线性输出模型，推导Kalman滤波的观测方程。 

误差角动态方程如下所示 

其中，φ_x，φ_y，φ_z分别为平台绕X轴，Y轴和Z轴的误差角。ε_x，ε_y，ε_z分别表示X陀螺，Y陀螺和Z陀螺的漂移。其具体形式如下 

X陀螺仪漂移误差模型为 

Y陀螺仪漂移误差模型为 

Z陀螺仪漂移误差模型为 

上三式中，ε_gx，ε_gy，ε_gz分别为X陀螺，Y陀螺和Z陀螺的随机漂移。k_g0i为陀螺仪零漂，k_g11i为对应的陀螺仪输入轴一次项系数，k_g12i为对应的陀螺仪自转轴一次项系数，k_g13i为对应的陀螺仪输出轴一次项系数(i表示x或y或z)。