[发明专利]一种适用于低精度有方位基准双轴转位设备的惯性测量单元标定方法

说明书

技术领域

本发明属于航空航天捷联惯性导航技术中的惯性测量组合测试技术领域，具体涉及一种适用于低精度有方位基准双轴转位设备的惯性测量单元标定方法。 

背景技术

捷联惯性导航系统具有反应时间短、可靠性高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于飞机、舰船、导弹等军用和民用导航领域，具有重要的国防意义和巨大的经济效益。 

惯性测量组合是捷联惯性导航系统的核心部件，主要由3个加速度计和3个陀螺组成。 

标定技术是惯性导航领域的核心技术之一，是一种对误差的辨识技术，即建立惯性器件和惯导系统的误差模型，通过一系列的试验求解出误差模型中的误差项，进而通过软件算法对误差进行补偿。惯性测量组合的标定结果好坏直接影响捷联惯性导航系统的精度。 

惯性测量组合标定方法按层次可分为分立式标定和系统级标定两种。当前分立式标定方法的研究已经非常成熟，而系统级标定方法是由20世纪80年代发展起来的，目前正成为标定技术研究的热点。 

分立标定方法是根据陀螺和加速度计的误差模型，利用三轴转台提供的精确速率、姿态和位置，采集惯性测量组合的输出，然后利用最小二乘法辨识误差模型系数。然而分立式标定过分依赖转台的精度，当转台精度不高时，标定结果不理想。 

系统级标定是建立捷联惯导系统导航输出误差与惯性器件误差参数之间的关系，充分考虑惯性器件误差系数的可辨识性，合理安排实验位置，进而辨识出惯性器件的各项误差系数。该方法可以大幅减小甚至克服标定对转台精度的依赖，适合现场标定使用。 

早在上世纪80-90年代，国外的系统级标定方法就已经在工程中得到了推广应用。国内的相关研究起步较晚，近年随着捷联惯导技术的成熟度不断提高，国内也出现了很多介绍系统级标定的文献和资料，但大多数停留在理论研究和仿真验证的阶段。在公开的文献和资料中，国内一般采用低精度的三轴或双轴转台，在引北的条件下在实验室内进行系统级标定，缺乏工程实用性。 

发明内容

本发明提供一种适用于低精度有方位基准双轴转位设备的惯性测量单元标定方法，与国内外其他系统级标定方法相比，该标定方法适用于低精度有方位基准双轴转位设备，可以大幅降低标定对转台精度的依赖性，具有很好的工程实用性。 

本发明适用于低精度有方位基准双轴转位设备的惯性测量单元标定方法，包含如下步骤： 

步骤一：将惯性测量单元安装在双轴转位设备上，惯性测量单元初始位置朝向为北-天-东（N-U-E，North-Up-East），惯性测量单元通电预热后开始采集输出的原始数据，惯性测量单元先在第0个位置上静止3-5分钟，再转动到第1个位置静止3-5分钟，随后转动到第2个位置，依此类推，直至在第18个位置上静止3-5分钟后停止采集惯性测量单元输出的原始数据； 

步骤二：利用步骤一采集的惯性测量单元数据，在第0位置上利用重力加速度和加速度计输出数据确定出惯性测量单元的水平姿态，并将第0位置上惯性测量单元的导航起始时刻的天向转角直接设 为0，进而得到首位置的初始对准结果具体计算公式如下：