[发明专利]捷联惯导系统晃动基座上的系统级标定方法

说明书

本发明公开了一种捷联惯导系统晃动基座上的系统级标定方法，其中，包括：第一步，建立惯导标定补偿模型；第二步，建立惯导标定补偿误差模型；第三步，标定转序编排与数据采集；第四步，进行标定误差解算及修正；标定解算过程包括：a)定义标定地点的东北天坐标系为导航坐标系；b)在翻转过程时间内，进行姿态更新；c)在翻转后的第二个位置的T₁时间内进行开环导航姿态、位置、速度解算；d)计算相关矩阵和误差参数；e)采用a)～d)的计算方法，得到第2次至第18次的翻转数据；f)计算标定补偿误差参数；h)迭代计算，得到捷联惯导系统晃动基座上的系统级标定结果。本发明基于最小二乘辨识方法的缺点，无基准条件下，实现惯导在不同初始姿态、不同转序下的高精度标定。

技术领域

本发明涉及惯导技术领域，特别涉及一种捷联惯导系统晃动基座 上的系统级标定方法。

背景技术

捷联惯导系统(以下简称惯导)的系统级标定主要有两种技术方 案：(1)基于kalman滤波的系统级标定方案；(2)基于最小二乘辨识 的系统级标定方案。

基于kalman滤波的系统级标定方法是建立惯导系统的误差方程， 将惯导的补偿参数的误差列为被估计状态，通过建立相应维数状态方 程和观测方程，并辅以适当的转台操作，利用kalman滤波器对惯导补 偿参数的误差进行估计和修正，进而实现惯导的系统级标定。

基于kalman滤波的系统级标定方法存在一些缺点：(1)该方法适 用于高精度惯导(陀螺零偏稳定性优于0.1°/h)，对中等精度惯导效 果不好；(2)只能在转台上实现，不能采用手工翻动，且对转台转轴 相交度要求较高；(3)该方法可观测性分析复杂，对标定过程中的转 序编排有难度；(4)标定过程的转动中产生的内杆臂效应、外杆臂效 应、陀螺及加速度计数据的不同步性造成的误差会严重影响标定精 度。

而基于最小二乘辨识系统级标定方法需要建立惯导标定补偿模 型和惯导误差方程，通过观测加速度计输出的比力、导航速度或位置 误差等与待标定参数的关系，来建立辨识方程组，再利用最小二乘法 完成误差参数的辨识。

目前基于最小二乘辨识系统级标定方法可克服kalman滤波标定 方法的缺点：(1)适用于中等精度惯导的标定(陀螺零偏稳定性优于 0.5°/h)；(2)可用双轴低精度转台，且对转台转轴相交度无要求， 也可将惯导安装在低精度工装上，采用手工翻转方式实现标定；(3) 转序编排相对简单直观；(4)标定过程中的转动中产生内杆臂效应、 外杆臂效应、陀螺及加速度计数据不同步性不影响标定精度。

基于以上原因，基于最小二乘辨识的系统级标定方法也在广泛使 用。

但是目前的基于最小二乘辨识的系统级标定在应用中需满足三 个要求：(1)标定过程中，惯导除翻转时，其它时间需处于静止状态； (2)需要水平和北向方位基准误差在3°以内；(3)惯导初始姿态以 及转动顺序固化，不能更改，否则无法实现标定。

对于这三个要求，在实际应用中较为苛刻，较难完全达到。

例如，对于第一个条件，当惯导安装到如车、船、飞机等载体上 进行系统级标定时，常常会受到阵风、发动机振动、浪涌、人员走动 等影响，使载体有角晃动，进而导致惯导在非翻转时间内，也经常处 于有角晃动的状态，因此严重影响标定精度，甚至导致标定失败。

对于第二个条件，载体的停放姿态一般受载体所处环境影响，不 能一定保证水平和北向方位基准误差在3°以内，因此，这一条件在 实际应用中也很难满足。

对于第三个条件，对惯导的初始姿态和转动顺序要求较为僵化， 导致在某些条件下，不能按照规定相应要求进行操作，最终无法完成 标定。

由于现有的基于最小二乘辨识的系统级标定方法的这些要求，在 实际应用中多数条件下较难满足，这样便限制了该标定方法的应用范 围。

发明内容