[发明专利]一种基于速度匹配的动态水平仪误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于速度匹配的动态水平仪误差补偿方法，包括惯性测量单元、信号采集电路和导航计算机；所述信号采集电路通过FPGA将检测到的角速度信号、三轴加速度信号以及温度信号进行同步采集，然后进行A/D转换并发送给导航计算机；导航计算机收到信号后进行如下处理：1)标定补偿参数：包括三轴光纤陀螺仪和3个单轴石英挠性加速度计的温度补偿以及零位、标度因数和安装误差补偿；2)导航解算：获取载体姿态、速度信息；3)Kalman滤波：在观测量中对杆臂效应引起的额外速度误差进行计算补偿，最后输出俯仰角和横滚角。本发明能使动态水平仪具有天线匀速旋转、加减速旋转状态下动态水平度测量功能。

技术领域

本发明涉及动态水平仪技术领域，尤其涉及一种基于速度匹配的动态水平仪误差补偿方法。

背景技术

雷达系统通过天线旋转实现对空域的360°全方位电子波束扫描；但因加工、调平工艺限制，天线转台与水平面之间存在一定的倾斜角度误差，且随方位随机分布，该误差会引入雷达系统后，会降低目标定位的准确度。为消除上述带来的影响，现代雷达系统均配置动态水平仪，对天线转台的水平倾斜角度进行实时测量，雷达系统利用该测量值对目标的定位参数进行实时校正，以保证定位的准确度。

目前，动态水平仪技术已相当成熟，在军用领域已有着广泛的应用，在惯性领域亦是如此。但是由于机械结构和安装尺寸的限制，载体IMU的中心与惯性系统的质量中心之间存在位置的偏差；即由于加速度计和陀螺安装敏感点的位置差异，造成比力测量的差别；在存在角运动时，直接将加速度计输出代入导航算法会造成导航结算误差。因此，在考虑敏感轴正交标定外，还需将敏感点位置误差进行补偿。

综上，如何提供一种由中心不一致引起的导航误差补偿方法，使动态水平仪具有天线匀速旋转、加减速旋转状态下动态水平度测量功能，以成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决由中心不一致引起的导航误差的问题，提供一种基于速度匹配的动态水平仪误差补偿方法，使动态水平仪具有天线匀速旋转、加减速旋转状态下动态水平度测量功能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种基于速度匹配的动态水平仪误差补偿方法，其特征在于：包括惯性测量单元、信号采集电路和导航计算机；

所述惯性测量单元包括1个三轴光纤陀螺仪、3个单轴石英挠性加速度计和4个温度传感器；所述三轴光纤陀螺仪用于获取导航坐标系的角速度信号，3个单轴石英挠性加速度计用于获取载体坐标系独立的三轴加速度信号，4个温度传感器分别用于获取三轴光纤陀螺仪和3个单轴石英挠性加速度计的温度信号；

所述信号采集电路通过FPGA将检测到的角速度信号、三轴加速度信号以及温度信号进行同步采集，然后进行A/D转换并发送给导航计算机；导航计算机收到信号后进行如下处理：

1)标定补偿参数：包括三轴光纤陀螺仪和3个单轴石英挠性加速度计的温度补偿以及零位、标度因数和安装误差补偿；

温度补偿采用三阶多项式模型进行外温补，其中A₀为温度补偿参数，T为温度，k₀、k₁、k₂、k₃为温度补偿系数，误差模型如下：

A₀＝k₀+k₁T+k₂T²+k₃T³   (1)；

零位、标度因数和安装误差补偿采用常规12位置标定编排，误差模型如下：

其中：ω_Gx，ω_Gy，ω_Gz分别为三轴光纤陀螺仪的输出数据；