[发明专利]应用激光多普勒测速仪测试捷联挠性陀螺动态随机漂移的方法

权利要求书

1.应用激光多普勒测速仪测试捷联挠性陀螺动态随机漂移的方法，其特征在于：

第一步：将被测试挠性捷联惯组通过工装紧固安装在试验车上，连接挠性捷联惯组、激光多普勒测速仪、电源、采集计算机之间的线缆并检查正确；

第二步：挠性捷联惯组上电预热，直至稳定；

第三步：打开采集计算机上的数据采集与导航计算软件，输入初始地理位置信息，然后开始同步采集挠性捷联惯组数据、激光多普勒数据；

第四步：试验车保持静止，利用卡尔曼滤波器进行基于航向180度的两位置静基座初始对准；

静基座初始对准采用惯性/零速组合导航，导航坐标系取为游动自由方位坐标系，所使用的卡尔曼滤波器系统状态方程和量测方程为：

δθ——角位置误差矢量，包括x和y两个方向的分量δθ_x和δθ_y；

δh——高度误差；

δv——速度误差矢量，包括x、y和z三个方向的分量δv_x、δv_y和δv_z；

ψ——姿态角误差，包括x、y和z三个方向的误差ψ_x、ψ_y和ψ_z；

v——载体运动速度矢量，包括x、y和z三个方向的分量v_x、v_y和v_z；

ρ——载体运动角速率矢量；

Ω——地球自转角速率矢量；

ω——ρ+Ω；

g——地球重力加速度；

R——地球半径；

f——载体感受的比力矢量，包括x、y和z三个方向的分量f_x、f_y和f_z；

δf——加速度计输出误差，包括x、y和z三个方向的输出误差δf_x、δf_y和δf_z；

ε——挠性陀螺随机漂移误差，包括x、y和z三个方向的输出误差ε_x、ε_y和ε_z；

C_ij——捷联矩阵元素，i＝(1，2，3)，j＝(1，2，3)；

τ_a，τ_g——分别为加速度计和挠性陀螺随机漂移误差相关时间常数；

惯性/零速组合的量测模型为

Z₁(t)＝[O_3×3|I_3×3|O_3×9]X(t)+η₁(t)        (2)

其中，X(t)＝[δθ_x δθ_y δh δv_x δv_y δv_z ψ_x ψ_y ψ_z δf_x δf_y δf_z ε_x ε_y ε_z]^T是卡尔曼滤波器的状态矢量，I_3×3是3阶单位阵，Z₁(t)零速修正观测矢量，η₁(t)为零速量测噪声矢量，t是时间；

第五步：试验车启动，开始跑车，路径的特点为“直线匀速+加减速+左右转向”，全程进行惯性/多普勒组合导航估算，得到车载试验动态过程中捷联挠性陀螺动态随机漂移误差的估算值ε_x、ε_y和ε_z；

第六步：最后试验车停止、熄火，停止数据采集和估算，保存估算结果，挠性捷联惯组断电，系统断电。

2.根据权利要求1所述的应用激光多普勒测速仪测试捷联挠性陀螺动态随机漂移的方法，其特征在于：惯性/多普勒组合导航坐标系取为游动自由方位坐标系，所使用的卡尔曼滤波器系统状态方程同方程(1)；在惯性/多普勒组合导航时，用激光多普勒测量的速度作为外部信息源，建立量测方程

Z₂(t)＝[O_3×3|I_3×3|A_3×3|O_3×6]X(t)+η₂(t)      (3)

其中，X(t)＝[δθ_x δθ_y δh δv_x δv_y δv_z ψ_x ψ_y ψ_z δf_x δf_y δf_z ε_x ε_y ε_z]^T是卡尔曼滤波器的状态矢量，I_3×3是3阶单位阵，A3×3=0C31vbx-C21vbx-C31vbx0C11vbxC21vbx-C11vbx0,]]>Z₂(t)为激光多普勒速度修正的观测矢量，η₂(t)为激光多普勒的量测噪声矢量，t是时间，v_bx是激光多普勒测速仪测量得到的车速；

依据上述卡尔曼滤波器系统状态方程和量测方程(1)、量测方程(2)～(3)，用组合导航卡尔曼滤波器对采集到的惯组数据和激光多普勒速度测量数据进行组合导航估算，得到车载试验动态过程中三个轴向挠性陀螺随机漂移误差的估算值ε_x、ε_y和ε_z。