专利名称：一种载体姿态未知的旋转捷联惯导系统现场标定方法
技术领域：
本发明涉及的是一种测量方法，尤其涉及的是一种载体姿态未知的旋转捷联惯导系统现场标定方法
背景技术：
光纤陀螺仪以其动态范围大、精度高、启动快和系统设计灵活等优点在惯性器件领域得到快速发展和应用。光纤陀螺仪的标定技术就是通过建立其误差数学模型，采用一定的试验来确定模型系数，进而通过软件算法来消除误差。目前光纤陀螺仪的标定技术已经比较成熟，根据标定的场所不同可以分为内场标定和外场标定，这是标定的两个不同阶段，内场标定是外场标定的基础。内场标定是指在实验室内利用惯性测试设备标定系统的参数，此时标定出的参数是相对于标准的北向基准及水平基准的。外场标定则是将系统安装在载体上后进行的标定，由于安装关系，载体的实际姿态角与系统解算出的姿态角存在·系统误差，即安装误差，外场标定的任务即标定安装误差。但是随着光纤陀螺捷联惯导系统的发展，捷联惯导系统对光纤陀螺标定的要求越来越高，传统的标定方法引进了较大的转台速率误差和标定参数耦合误差，已不再满足高精度光纤陀螺组件标定的要求。相关研究表明，通过实验室转台试验标定出的光纤陀螺仪各项误差系数并不是固定不变的。这些参数随着系统的使用或存放时间的推移而变化。因此，通常需要对光纤陀螺捷联系统进行半年或三个月一次的定期标定，而传统的基于实验室精密转台的标定方法实施复杂，这为使用单位增添了巨大的工作量。因此，在光纤陀螺的使用现场对其各项误差系数进行标定，不仅可以减少甚至取消定期的实验室标定，还可以提高捷联惯导的使用精度。在现场标定时，由于没有精密转台作为测试基准，难以对捷联惯导进行精确定向，所以传统的基于转台的多位置试验和速率试验都无法实施。

发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术不足，提供一种载体姿态未知条件下，利用旋转捷联惯导系统中的转位机构可提供准确提供惯性测量单元相对载体固定角位置特性，实现对光纤陀螺仪的现场标定新方法。本发明的技术解决方案为一种载体姿态未知的旋转捷联惯导系统现场标定方法，其特征在于实际工作环境中载体姿态信息未知，通过利用旋转机构设计八位置标定路径，分离光纤陀螺仪误差参数之间的耦合影响并激励出光纤陀螺组件误差模型的12个误差系数，以此实现对光纤陀螺误差参数的现场标定。其具体步骤如下(I)将光纤陀螺组件紧固于双轴转位机构的台面，保证陀螺仪坐标系与转位机构坐标系重合，实验开始前调整转位机构使其与载体坐标系一致；(2)通过GPS确定载体的初始位置参数，并装订至导航计算机中；(3)捷联惯导系统进行预热准备，采集光纤陀螺仪和石英加速度计输出的数据并对数据进行处理；
(4)利用加速度计敏感的重力加速度分量确定出载体水平姿态角；由于载体相对导航坐标系存在固定姿态角，因此可以建立载体坐标系与导航坐标系转换矩阵G。
权利要求
1.一种载体姿态未知的旋转捷联惯导系统现场标定方法，其特征在于包括以下步骤 (1)将光纤陀螺组件紧固于双轴转位机构的台面，保证陀螺仪坐标系与转位机构坐标系重合，实验开始前调整转位机构使其与载体坐标系一致； (2)通过GPS确
2.根据权利要求I所述的一种载体姿态未知的旋转捷联惯导系统现场标定方法，其特征在于所述的建立光纤陀螺仪简略误差模型； 与机械陀螺不同，光纤陀螺通过光的传输来敏感角速度的变化，不需要任何转动部件，其性能从理论上不受加速度的影响。因此，光纤陀螺的主要误差源包括陀螺仪标度因数误差、安装误差和零位误差，其误差模型为
3.根据权利要求I所述的一种载体姿态未知的旋转捷联惯导系统现场标定方法，其特征在于所述的利用双轴转位机构设计八位置转位方案； 根据三轴光纤陀螺组件静态误差数学模型，设计八位置现场标定方案，按照本发明所设计的路径编定双轴转位机构的转位程序，在工控机上设定转位机构控制程序，将转位机构相对载体坐标系分别定位在(O。，0°，0° )、(0°，0° ,90° )、(0°，0° ,180° )、(0°，O。,270° )、(O。，180°，0° )、(O。，180° ,90° )、(0°，180° , 180° )、(0°，180°，270° )八个位置，调用工控机转位机构程序实现对转位机构按如下具体转位方案进行控制1)输入转台角速率
4.根据权利要求I所述的一种载体姿态未知的旋转捷联惯导系统现场标定方法，其特征在于所述的利用Matlab软件对计算机采集的陀螺组件在各个位置上的输出数据进行处理，得到陀螺组件的各项误差参数； I)将位置I的三轴陀螺输出减位置5的三轴陀螺输出
全文摘要
本发明提供的是一种载体姿态未知的旋转捷联惯导系统现场标定方法。将光纤陀螺紧固于双轴转位机构台面，保证陀螺仪坐标系与转位机构坐标系重合；通过GPS确定载体初始位置参数并装订计算机中；采集光纤陀螺仪和石英加速度计输出的数据并进行处理；利用加速度计敏感重力分量确定载体水平姿态角；建立光纤陀螺仪简略误差模型；利用双轴转位机构设计八位置转位方案；利用Matlab对计算机采集的陀螺组件在各个位置上的输出进行处理，得到陀螺组件的各项误差参数。本发明利用双轴转位机构提供的八位置静态标定方法可以准确的计算出光纤陀螺仪的各个误差系数，在载体姿态未知条件下完成对光纤陀螺仪的短时间、高精度标定工作。
文档编号G01C25/00GK102788596SQ20121030520
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者孙伟, 徐爱功, 车莉娜 申请人:辽宁工程技术大学