[发明专利]一种双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角标定方法

说明书

本发明公开一种双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角标定方法，1、建立双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角误差模型，得到外环轴旋转环架坐标系与内环轴旋转环架坐标系的转移矩阵以及内环轴旋转环架坐标系与实际IMU坐标系的转移矩阵2、当双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角存在时，利用和求解双轴旋转前IMU坐标系到导航坐标系的变换矩阵以及双轴旋转后IMU坐标系到导航坐标系的变换矩阵从而建立双轴旋转前后的IMU姿态阵变换矩阵3、分别在仅内环轴旋转和仅外环轴旋转的情况下，利用求得双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角的标定量，本发明能标定出转轴非正交角误差，提高了双轴旋转惯性导航系统的导航定位精度。

技术领域

本发明涉及导航、制导与控制技术领域，具体涉及一种双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角标定方法。

背景技术

双轴旋转惯性导航系统通过物理性的内、外环轴有次序的转动，使惯性测量单元周期性的翻滚，能够有效的调制惯性器件误差项。但是无论采用何种的旋转方案和调制方法，虽然理论上可以调制掉所有误差量，但是在实际过程中由于误差模型的不确定性，部分误差并不能够完全的被调制抵消。所以仍需要在惯性导航系统工作前，对惯性测量单元(IMU)的误差参数进行标定，以降低元件误差对导航精度的影响。由于双轴旋转惯导系统力学编排是在双轴旋转环架模型无误的情况下设计，但是引入双轴旋转机构后，转动机构存在的误差会严重影响惯导系统力学编排的准确性，影响导航精度。所以旋转机构不可避免存在的误差，最终会影响导航定位精度，其中旋转轴系间非正交角误差是转动机构主要误差量，目前针对双轴旋转轴系间非正交的标定研究较少，已有的标定方法一般采用传统非线性滤波估计，但是计算复杂，工程实用性不强。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角标定方法，能够标定出转轴非正交角误差，从而有效减小双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角引起的导航误差，提高了双轴旋转惯性导航系统的导航定位精度。

实现本发明的技术方案如下：

一种双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角标定方法，包括如下步骤：

步骤1、建立双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角误差模型，得到外环轴旋转环架坐标系与内环轴旋转环架坐标系的转移矩阵以及内环轴旋转环架坐标系与实际IMU坐标系的转移矩阵

步骤2、当双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角存在时，利用和求解双轴旋转前IMU坐标系到导航坐标系的变换矩阵以及双轴旋转后IMU坐标系到导航坐标系的变换矩阵从而建立双轴旋转前后的IMU姿态阵变换矩阵

步骤3、分别在仅内环轴旋转和仅外环轴旋转的情况下，利用求得双轴旋转惯性导航系统转轴非正交角的标定量。

进一步地，步骤1具体为：

定义坐标系OX_h1Y_h1Z_h1是内环轴旋转环架坐标系，s′为理想IMU坐标系框架，s为实际IMU坐标系框架，坐标系OX_sY_sZ_s为实际IMU坐标系，坐标系OX_h2Y_h2Z_h2是外环轴旋转环架坐标系，θ_x、θ_y和θ_z分别为实际IMU坐标系和内环轴间存在的x、y和z方向的非正交角分量，η_x、η_y和η_z分别为内环轴和外环轴间存在的x、y和z方向的非正交角分量；

坐标系OX_h2Y_h2Z_h2和坐标系OX_h1Y_h1Z_h1之间的转移矩阵为：