专利名称：：石英挠性加速度计组件零位偏置的标定方法
技术领域：
：本发明涉及的是一种元器件标定方法，特别是涉及一种石英挠性加速度计组件零位偏置的标定技术。
背景技术：
：在捷联惯性导航系统中，加速度计组件作为敏感载体比力加速度的传感器，其精度直接影响捷联惯导系统的导航精度。石英挠性加速度计具有结构工艺简单、成本低、可靠性高等优点。因此，由石英挠性加速度计构成的石英挠性加速度计组件被广泛地应用于捷联式惯性导航系统中。标定技术是一种从软件方面提高石英挠性加速度计测量精度的方法。加速度计零位偏置是指加速度为零时，比力测量距零点的偏离，是加速度计标定实验中一项非常重要的参数。因此，在实际系统中，为了提高导航系统的精度，利用三轴转台进行标定实验，标定加速度计零位偏置，以便进行修正补偿，降低加速度计零位偏置对系统带来的不利影响。对于石英挠性加速度计组件的标定，根据观测量的不同可以分为分立标定法和系统级标定法。分立标定直接以加速度计输出为观测量，用最小二乘法标定其系数。系统级标定则是利用导航误差(姿态误差、速度误差以及位置误差)作为观测量，用滤波估计加速度计标定系数。石英挠性加速度计组件通常采用分立标定法。使用该方法时，由惯性测试转台提供多个转台位置，这样可以给每个石英挠性加速度计提供不同的重力加速度输入，在每一个位置采集石英挠性加速度计的输出，此次可以标定出石英挠性加速度计的参数。通常有八位置法、十二位置法以及二十四位置法。需要标定的参数越多，则需要的测量位置越多。分立标定法有如下缺点1)、事后处理，实时性不强；2)数据量大，需要记录的数据多，而且随着标定参数的增加，数据量剧增，耗费时间长；3)、标定精度直接取决于测试转台的精度。因此，探索适合于石英挠性加速度计测量组件的新型标定方法，克服以往石英挠性加速度计组件分立标定法精度低，数据处理复杂的缺点，快速高效的标定出石英挠性加速度计组件的标定系数具有积极意义。
发明内容本发明的目的在于提供一种所需转台转动次数少，标定时间短，数据处理简单，且能有效克服环境噪声对标定试验的影响的石英挠性加速度计组件零位偏置的标定方法。本发明的目的是这样实现的步骤1、将配备石英挠性加速度计组件的捷联惯性导航系统放置于三轴位置转台上，石英挠性加速度计组件的X、Y、Z轴陀螺的主轴分别与转台的内、中、外框的自转轴平行，捷联惯性导航系统进行预热；步骤2、取捷联惯性导航系统初始位置为起始位置；操作三轴位置转台使捷联惯性导航系统即石英挠性加速度计组件绕外框轴依次转动90度、90度、90度，包括起始位置3在内分别记为位置1-4，在上述四位值分别进行粗对准和Kalman精对准，记录每次粗对准结束后的姿态矩阵Qf(O、Qf仏)、Cpb{t,),Cpb{t4),以及每次精对准结束后北向失准角的权利要求一种石英挠性加速度计组件零位偏置的标定方法，其特征是步骤1、将配备石英挠性加速度计组件的捷联惯性导航系统放置于三轴位置转台上，石英挠性加速度计组件的X、Y、Z轴陀螺的主轴分别与转台的内、中、外框的自转轴平行，捷联惯性导航系统进行预热；步骤2、取捷联惯性导航系统初始位置为起始位置；操作三轴位置转台使捷联惯性导航系统即石英挠性加速度计组件绕外框轴依次转动90度、90度、90度，包括起始位置在内分别记为位置14，在上述四位值分别进行粗对准和Kalman精对准，记录每次粗对准结束后的姿态矩阵，以及每次精对准结束后北向失准角的估计值步骤3、在位置4的基础上，操作三轴位置转台使捷联惯性导航系统绕外框轴转动90度，然后再绕中框轴转动90度，记为位置5；在位置5的基础上，操作三轴位置转台使捷联惯性导航系统绕中框轴转动180度，记为位置6；在位置5和位置6分别进行粗对准和Kalman精对准，记录这两次粗对准结束后的姿态矩阵，以及这两次精对准结束后北向失准角的估计值步骤4、利用上述六位置kalman滤波估计出的北向失准角和，通过下式求解出石英挠性加速度组件的零位偏置和<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mo>&dtri;</mo><mi>x</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>&phi;</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>3</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mover><mi>&phi;</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mo>&dtri;</mo><mi>y</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>&phi;</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>4</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mover><mi>&phi;</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mo>&dtri;</mo><mi>z</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>&phi;</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>6</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mover><mi>&phi;</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>5</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></mfrac></mtd></mtr></mtable></mfenced>步骤5、估算出石英挠性加速度计零位偏置后，利用下式对加速度计组件输出进行误差补偿<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msubsup><mi>f</mi><mi>x</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mover><mi>f</mi><mo>^</mo></mover><mi>x</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>-</mo><msub><mo>&dtri;</mo><mi>x</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mi>f</mi><mi>y</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mover><mi>f</mi><mo>^</mo></mover><mi>y</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>-</mo><msub><mo>&dtri;</mo><mi>y</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mi>f</mi><mi>z</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mover><mi>f</mi><mo>^</mo></mover><mi>z</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>-</mo><msub><mo>&dtri;</mo><mi>z</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced>式中，为石英挠性加速度计组件的实际输出，为补偿后石英挠性加速度计组件的输出。FDA0000029905950000011.tif,FDA0000029905950000012.tif,FDA0000029905950000013.tif,FDA0000029905950000014.tif,FDA0000029905950000015.tif,FDA0000029905950000016.tif,FDA0000029905950000017.tif,FDA0000029905950000018.tif,FDA0000029905950000019.tif,FDA00000299059500000110.tif,FDA00000299059500000113.tif,FDA00000299059500000114.tif全文摘要本发明涉及的是一种石英挠性加速度计组件零位偏置的标定方法。该方法是以速度误差为观测量的系统级标定方法。沿用原有的标定设备，所设的六位置标定方案操作简单，标定精度高；相对以往多位置的分立标定试验，大大缩短标定时间，降低更多位置标定时转台误差引起的标定误差，改善捷联惯导系统导航性能。为加速度计组件提供一种实用的系统级标定方法。文档编号G01C21/16GK101975872SQ20101052341公开日2011年2月16日申请日期2010年10月28日优先权日2010年10月28日发明者于强,唐李军,奔粤阳,孙枫,徐博,曹通,李举锋,王根,胡丹,高伟申请人:哈尔滨工程大学