[发明专利]一种激光陀螺惯导系统的系统级温度误差补偿方法

说明书

本发明涉及一种用于激光陀螺惯导系统的系统级温度误差补偿方法，属惯性导航技术领域。本发明利用温度试验箱控制温度变化，在0℃至50℃升温过程中，使惯导系统按照19位置标定路径运动。通过设计一个42维卡尔曼滤波器模型，一次性标定出激光陀螺和加速度计的常值零偏、标度因数误差和安装误差，以及加速度计零偏、标度因数误差和安装误差的一阶温度系数，通过构建激光陀螺和加速度计的标定参数误差反馈模型，实现惯导系统的系统级温度补偿。相比于现有的多温度点拟合温度补偿系数的方法，标定时间短，流程简单，能够改善因标定周期过长造成的标定精度不足的问题。

技术领域

本发明涉及一种用于激光陀螺惯导系统的系统级温度误差补偿方法，属惯性导航技术领域。

背景技术

对于具有长航时、高精度要求的惯导系统而言，惯性元件的零偏、标度因数误差、安装角误差等误差因素需要进行精确标定，其目的是建立惯性测量单元输入与输出关系的精确数学模型。目前标定的方法主要包括分立式标定法和系统级标定法。系统级标定法利用陀螺和加速度计的输出进行导航解算，以导航误差(位置误差、速度误差)作为观测量来对惯性元件的误差参数进行辨识和估计，具有标定精度高，对转台精度依赖较小，可以实现自标定等显著优势。

在实际应用环境中，由于温度变化导致的惯性元件特性变化，惯导系统结构体形变，信号采集板某些关键零部件特性变化等等因素，会造成部分系统级标定参数发生明显温变，因此需要对标定参数进行温度补偿。

现有的误差参数温度补偿技术广泛基于多温度点拟合，通过在各温度点下分别进行分立式标定或系统级标定实验，利用最小二乘拟合建立误差参数温度补偿模型。此方法需要进行多组标定实验，标定周期长；文献1(“二频机抖激光陀螺双轴旋转惯性导航系统若干关键技术研究”，国防科技大学博士学位论文，2013年，魏国)通过利用最小二乘向量机、神经网络等用于激光陀螺、加速度计零偏的温度补偿，但是此方法只适用于大量样本的参数辨识，无法满足标度因数误差、安装误差等参数的温度补偿；文献2(“加速度计组件冷启动温度模型参数的标定方法”，惯性技术学报，2011年，杨杰等)提出一种基于多位置连续标定的温度补偿方案，此方法需要独立设计滤波器完成加速度计温度误差系数的标定，标定过程繁琐。基于此，研究一种更高效快捷，补偿参数范围更全面的系统级温度补偿方法具有十分重要的价值。

发明内容

本发明旨在解决惯性元件标定参数的温度补偿问题，提供一种能够同时标定激光陀螺和加速度计的常值零偏、标度因数误差和安装误差并进行加速度计温度补偿的系统级温度补偿方法。

本发明采用的技术方案为：一种激光陀螺惯导系统的系统级温度误差补偿方法，采用的测试装置包括：温度变化试验箱、惯性元件数据采集系统、导航解算计算机和三轴转台，该方法步骤如下：

S1：将激光陀螺惯导系统安装在带温度变化试验箱的三轴转台上，将惯导系统上电，设定温度变化试验箱初始温度为0℃；

S2：待惯导系统中激光陀螺和加速度计的温度监测值稳定后，即温度监测值波动范围小于0.1℃，控制三轴转台寻零后静置1200s，进行惯导系统初始对准：包括解析法粗对准和卡尔曼滤波精对准，其中解析法粗对准用时120s，卡尔曼滤波精对准用时1080s；