[发明专利]带双轴转位机构的惯导系统三位置参数辨识对准方法

说明书

本发明提供一种带双轴转位机构的惯导系统三位置参数辨识对准方法，在初始位置按照转位机构绕指定框架转动一定角度，采集惯导系统的陀螺和加速度计数据；根据数据得到三个位置姿态矩阵，并计算等效北向陀螺漂移和天向加速度零位；依据三个位置姿态矩阵和等效北向陀螺漂移计算结果进行反解得到ε_x、ε_y和ε_z；依据三个位置姿态矩阵和和测漂结果进行反解得到▽_x、▽_y和▽_z；利用第三位置的姿态矩阵和▽_x、▽_y和▽_z计算和根据上述计算结果，得到和后，对第三位置的参数辨识精对准计算的失准角进行补偿，得到最终的对准结果。

技术领域

本发明提供了一种带双轴转位机构的惯导系统三位置参数辨识对准方法，属于惯性导航领域。

背景技术

为了提高惯性传感器精度成本高、周期长、难度大，通过对模型的改进和算法的合理设计可以有效的提高惯导系统的精度。

与平台式惯性导航系统相比，捷联惯导系统具有反应快、成本低、信息全、可靠性高的优点。为避免反复将捷联惯导系统从载体上拆下进行参数标定，节约使用成本。捷联惯导增加双轴转位机构，使捷联惯导系统的免拆自检、标定和维护，有利于提高可操作性和机动性。

捷联惯导系统自对准，由惯性敏感元件的输出信息，经过导航计算机按照对准程序实时运算，不断地将数学平台变换到能精确描述理想载体坐标系到地理坐标系的方向余弦阵。传统的捷联式惯导系统由于无转位机构，自对准为单位置自对准，其本质是将重力加速度的方向做为水平对准的基准，其对准精度主要取决于两个加速度计的精度。用于方位对准本质是将地球角速率的北向分量方向做为方位对准的基准，其对准精度主要取决于东向陀螺漂移，参见(杨晓霞,黄一.外场标定条件下捷联惯导系统误差状态可观测性分析.中国惯性技术学报,2008,16(6):657-664.)、(严恭敏,翁浚,赵长山,等.捷联惯导系统改进参数辨识初始对准方法.中国惯性技术学报,2010,18(5):523-526.)。带有单轴转位机构的捷联惯导系统能够在姿态接近水平的条件下，对等效东向陀螺的漂移进行辨识，进而提高自对准的精度(白亮,秦永元,孙丽.晃动基座下的双位置参数辨识精对准仿真研究.计算机仿真,2009,26(1):83-87.)。对双轴转位机构的捷联惯导系统，由于存在双轴转位机构，可以通过旋转转位机构进行多位置对准，通过对自对准误差模型分析，设计了三位置的快速自对准方法，可有效提高带双轴转位机构的捷联惯导系统的自对准精度。

发明内容

为了克服现有单位置自对准和双位置自对准技术的不足，针对当前带双轴转位机构的捷联惯导系统，本发明提出了一种带双轴转位机构的捷联惯导三位置参数辨识自对准方法，通过设置双轴转位机构的旋转次序和位置，提出了有效提高自对准精度的三位置自对准方法。

本发明的技术解决方案是提供一种带双轴转位机构的惯导系统三位置参数辨识对准方法，包括以下步骤：

(1)在初始位置按照转位机构先绕其中一个框架(记为X框架)转动一定角度(记为a角度)，再绕另一框架(记为Y框架)转动一定角度(记为b角度)，作为捷联惯导系统自对准的第一位置，采集惯导系统的陀螺和加速度计数据；

根据记录的到时刻陀螺和加速度计的输出，进行粗对准和参数辨识法精对准，得到第一位置姿态矩阵并计算等效北向陀螺漂移和天向加速度零位

(2)绕Y框架转动-b角度得到第二位置，在第二位置采集陀螺和加速度计的输出；

根据记录的到时刻陀螺和加速度计的输出，进行粗对准和参数辨识法精对准，得到第二位置姿态矩阵计算等效北向陀螺漂移和天向加速度零位

(3)绕X框架转动-a角度，回到初始位置，作为第三位置，在第三位置采集陀螺和加速度计的输出；