[发明专利]一种两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差在线动态标定方法

说明书

本发明公开了一种两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差在线动态标定方法。首先，建立两套旋转惯导系统各自的内杆臂、系统间外杆臂误差与两套旋转惯导系统间速度之差的量测模型；其次，基于模型分析实现两套旋转惯导系统各自的内杆臂分离的原理与途径，设计两套旋转惯导的旋转策略；再次，根据预设的旋转策略分别控制RINS1与RINS2的框架旋转，并进行导航解算，实时输出两套旋转惯导的速度信息；最后，计算两套旋转惯导的速度之差，以此速度之差作为量测量，构建卡尔曼滤波器，实现对两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差的在线动态标定。本发明所需标定时间短，标定过程简单，内杆臂与外杆臂的标定精度高，无需依赖其他外界参考信息，自主性强、易于实现。

技术领域

本发明属于惯导系统误差参数标定技术领域，具体涉及一种两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差在线动态标定方法，可同时实现两套旋转惯导系统各自内杆臂、系统间外杆臂的在线动态标定。

背景技术

惯性导航系统的惯性测量单元(IMU)由三个陀螺仪和三个加速度计组成，三个陀螺仪和三个加速度计可分别测量载体三个方向的角速度分量和线加速度分量，通过角速度与加速度的积分可实时获得载体的姿态、速度、位置信息。然而，在实际的惯导系统中，加速度计是具有一定大小和体积的实体元件，因此三个加速度计的安装位置不可能与IMU的中心位置完全重合，且由于不可避免的安装误差，三个加速度敏感轴方向的延长线也无法相交于一点，由此造成每个加速度计的敏感测量点互不相同。由IMU的中心至各加速度计测量点的连线矢量构成一组内杆臂，当存在角速度激励时，会产生“杆臂效应”，引起加速度误差，积分解算后会分别造成速度误差、位置误差。因此，内杆臂参数的标定和补偿是提高单套惯导系统导航精度的关键技术之一。

对于大型运载体而言，为确保安全性和可靠性，运载体一般会装配两套及以上的惯导系统，构成冗余配置结构，实现故障情况下的应急处置。由于安装位置的不同，两套惯导系统之间存在外杆臂，当载体存在角运动时，两套惯导系统输出的速度信息在杆臂效应的作用下有所差异，因此，为综合利用两套系统的导航信息，需进一步对两套惯导系统之间的杆臂参数进行精确标定并补偿。

针对上述问题，本发明提出了一种两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差在线动态标定方法，以两套旋转惯导的速度之差作为观测量，构建卡尔曼滤波器，实现对两套旋转惯导各自内杆臂、系统间外杆臂参数的在线动态标定。

发明内容

本发明提出了一种两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差在线动态标定方法，以两套旋转惯导系统的速度之差作为量测量，构建卡尔曼滤波器，实现对两套旋转惯导系统各自的内杆臂、系统间外杆臂参数的在线动态标定。

本发明的技术方案为：一种两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差在线动态标定方法，具体步骤如下：

步骤(1)建立两套旋转惯导系统各自的内杆臂、系统间外杆臂误差与两套旋转惯导系统间速度之差的量测模型；

步骤(2)基于模型分析实现两套旋转惯导系统各自的内杆臂分离的原理与途径，设计两套旋转惯导的旋转策略；

步骤(3)利用以上步骤(2)的旋转策略控制RINS1与RINS2的框架旋转，并进行导航解算，实时输出两套旋转惯导的速度信息；

步骤(4)计算以上步骤(3)中得到的两套旋转惯导的速度之差，并利用以上步骤(1)的量测模型，构建卡尔曼滤波器，实现对两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差的在线动态标定。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明提出的两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差在线动态标定方法，充分利用两套旋转惯导的速度之差，通过构建卡尔曼滤波器，可同时实现对两套旋转惯导系统6个内杆臂与系统间外杆臂参数的最优估计和动态标定。

(2)本发明提出的两套旋转惯导系统内杆臂与外杆臂误差在线动态标定方法所需标定时间短，标定过程简单，且内杆臂与外杆臂的标定精度高，优于2mm。