[发明专利]一种基于三轴转台的惯性空间陀螺标定试验方法

摘要

本发明涉及一种基于三轴转台的惯性空间陀螺标定试验方法，能够在使用三轴转台提供陀螺组件姿态转动的同时根据三轴转台三个旋转轴的实时转角输出计算地球自转角速度的补偿量，从而消除了地球自转对陀螺测量输出的影响，保证了陀螺标定算法所需的惯性空间恒定角速度。同时，本发明方法根据三轴转台的三个旋转轴附带转动特性定义了其三个旋转轴的转动顺序规则和初始零位与大地水平坐标系重合的三轴转台本体坐标系和参考惯性坐标系，为试验中根据陀螺输出确定惯性系角度增量和根据三轴转台三个旋转轴的转角输出确定惯性系姿态提供了参考基准。本发明方法可显著提高地面陀螺标定试验的精度，能够保证地面对陀螺组件进行有效的标定和试验结果验证，可为在轨卫星开展相关标定试验建立良好基础，并提高陀螺姿态确定精度。

主权项

1.一种基于三轴转台的惯性空间陀螺标定试验方法，其特征在于步骤如下：(1)试验使用的三轴转台具有三个不同方向的旋转轴，由外向内分别记作外环轴即方位轴、中环轴即俯仰轴、内环轴即横滚轴；将三轴转台安装于试验室的减振地基上，将待测陀螺组件安装于三轴转台内环轴托盘，调整三轴转台的基座使三轴转台外环轴与大地水平面法线平行，完成三轴转台的外环轴的校正；(2)经过步骤(1)校正完三轴转台的外环轴后，调整三轴转台的中环轴，使内环轴与大地水平面法线平行，实现三轴转台的外环轴、中环轴和内环轴相互正交，即三轴转台的外环轴与中环轴的正交，中环轴与内环轴的正交，内环轴与外环轴的正交；(3)调整三轴转台的外环轴，使中环轴指向真北方向，实现三轴转台外环轴、中环轴和内环轴分别与大地水平坐标系的天、真北和正东方向一致；(4)在步骤(1)、(2)、(3)的基础上，定义由三轴转台的内环轴、中环轴和外环轴为坐标轴构成的坐标系为三轴转台本体坐标系；定义由正东、真北和天方向为坐标轴构成的坐标系为大地水平坐标系；定义与大地水平坐标系重合的三轴转台本体坐标系为三轴转台零位本体坐标系，将此时三轴转台的三个旋转轴转角设置为零位；(5)以步骤(4)得到的三轴转台零位本体坐标系为基准，标定安装于三轴转台内环轴托盘的待测陀螺组件相对于三轴转台零位本体坐标系的安装方位，将试验开始时刻的瞬时大地水平坐标系定义设置为参考惯性坐标系；(6)根据三轴转台输出的三个旋转轴转角计算三轴转台本体坐标系相对于大地水平坐标系的姿态转换方向余弦阵；(7)根据步骤(6)得到的姿态转换方向余弦阵，计算地球自转角速度在三轴转台本体坐标系下的分量；(8)根据步骤(7)得到的分量，将相对于参考惯性坐标系的期望角速度补偿地球自转角速度，计算驱动三轴转台的角度和角速度指令，并发送给三轴转台控制；(9)根据步骤(7)的地球自转角速度以及在三轴转台本体坐标系下的分量计算大地水平坐标系相对于参考惯性坐标系的姿态转换方向余弦阵；(10)根据步骤(6)得到的三轴转台本体坐标系相对于大地水平坐标系的姿态转换方向余弦阵和步骤(9)得到的大地水平坐标系相对于参考惯性坐标系的姿态转换方向余弦阵，计算三轴转台本体坐标系相对于参考惯性坐标系的姿态转换方向余弦阵；(11)将三轴转台本体坐标系相对于参考惯性坐标系的姿态转换方向余弦阵转化为姿态四元数和陀螺的测量输出一起输入陀螺标定算法，得到待测陀螺组件的标定结果。