[发明专利]一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤捷联惯导技术领域，具体是一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法。

背景技术

光纤捷联惯导由于不需要任何外界的参考信息，也不向外界发射任何信息，因而光纤捷联惯导是一种完全自主的导航方式，它具有不依赖外界信息，隐蔽性强，机动灵活等优点，且具备多功能参数输出；与平台惯导相比，捷联惯导系统不需要精密的稳定平台，减少了硬件结构，因而成本大大降低。捷联惯导系统存在误差随时间迅速积累的问题，导航精度随时间而发散，在精度要求较高的情况下，捷联惯导系统不能单独长时间工作，必须不断以其他信息加以修正。光纤捷联惯导主要由光纤陀螺与加速度计组成。其中，光纤陀螺与传统的机械陀螺相比，具有无运动部件、耐冲击、抗加速运动、结构简单、寿命长、分辨率高、动态范围宽、启动时间极短等突出优点；与激光陀螺仪相比，能够有效地克服闭锁现象，易于制造，成本低，已成为新一代理想惯性器件，目前已发展成为惯性技术领域具有划时代特征的新型主流仪表，未来的惯性设备领域中将占据重要地位。

故障检测与诊断技术为提高系统的可靠性提供了一条有效途径。故障检测与诊断系统主要有以下四方面的内容：1）系统建模和故障建模。即按照对系统了解的先验信息和输入输出关系，建立正常系统和故障后系统的数学模型，作为故障检测与诊断的依据。2）故障检测。要求及时将系统是否正常工作检测出来，校核可测变量或不可测估计变量是否在正常的运行范围内。3）故障的隔离或辨识。如果某变量超出运行范围，则视为故障信号，必须进行故障诊断和隔离，确定故障的位置、大小和发生故障的原因。4）故障评价。评价故障对系统的影响，如果故障是可以容忍的，则系统继续工作，如果故障不可容忍，则必须采取相应措施，排除故障。另外，在此基础上可实现容错控制。根据故障检测与诊断所提供的故障信息，及时调整控制器的参数或重新组织系统，并设计适应新环境的控制模块，保证系统在部分故障发生的情况下，继续获得良好的控制效果。

惯性组合的标定是捷联惯导的关键技术之一，通过比较惯组的输出值与已知的基准信息，确定误差模型系数，使输出在其取值范围内符合基准信息的过程。这种方法也使得惯性器件的设计思想由原来片面追求器件的绝对精度转为重点保证其性能稳定并减少随机误差。标定技术的理论基础是系统辨识，标定工作主要包括：(1)、建立与应用环境相适应的惯性器件的数学模型或误差数学模型；(2)、编排标定方案，给惯性器件以精确的输入；(3)、测量并记录惯性器件的输出；(4)、确定惯性器件的输入、输出关系和传递函数。

文献1（文献1：李海强，詹丽娟，卿立.捷联惯性测量装置在整弹上的标定方法研究.[J].战术导弹控制技术，2006，53：32-36，58）提出了一种类似传递对准的方法，对整弹中的捷联惯测装置进行标定。建立了惯性器件的误差模型，给出了标定路径和数据处理的全过程，并进行了较为详细的仿真研究，分析了影响估计精度的多种因素。该方法所需设备简单，适用于外场条件下对库存多年的捷联惯测装置进行重新标定。但具有如下缺点：一、需要高精度的捷联惯测装置作为基准，成本较高；二、基准惯性测量单元与弹体连接的基准面工艺要求高，工程应用成本较高；三、为了减小陀螺漂移的影响，标定时导弹在转动过程中速度快，对支架的要求较高，操作难度大，工程中不容易实现。

文献2（文献2：卿立，李海强．一种中低精度捷联惯测装置的不开箱标定方法研究[J].中国惯性技术学报,2004,12(4):16-19.）针对中低精度捷联惯测装置提出了一种实用的不开箱条件下的标定方法。该方法所需测试设备简单，用一套精度较高的惯测装置来标定低精度的惯测装置，并给出了一套六位置测试方法，理论分析表明，该方法通过最小二乘法能有效的分离了陀螺和加速度计的各项误差。该方法要求处于检测状态下的SIMU（捷联惯性测量单元）的安装面与箱体为刚性连接(SIMU的减振可利用自身减振器)，箱体结构变形可忽略，包装箱外部有用于对接的基准。所以实际标定时使用文献2所提供的方法，需要加工精度较高的包装箱或发射筒，工程中较难实现，成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术中光纤捷联惯导的标定方法存在对某些设备的加工工业要求高，使得工程中不易实现的问题，提出了一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法。使用本发明方法建立了光纤惯组检测用误差模型，在保持各惯组间相对姿态角不变的前提下，通过初始位置及两位置转动信息，计算出整装弹箭位置转移矩阵，并利用先验信息进行比对检测，进而判断惯组性能是否合格。