[发明专利]双轴旋转惯性导航系统中包含非正交角的系统级标定方法

权利要求书

1.一种双轴旋转惯性导航系统中包含非正交角的系统级标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取使状态变量完全可观测的双轴旋转惯性导航系统中陀螺仪输出的IMU角速度与加速度计输出的IMU加速度，并根据IMU角速度和IMU加速度得到双轴旋转惯性导航系统中IMU坐标系到导航坐标系的姿态矩阵

S2：提取姿态矩阵中的全部元素或其中一行元素构建观测量Z，并采用速度误差、姿态误差，陀螺仪和加速度计的常值误差、标度因数误差、安装误差、IMU坐标系与内轴坐标系之间的非正交角、内轴坐标系到外轴坐标系之间的非正交角构建状态变量X；

S3：基于观测量Z，采用卡尔曼滤波算法对状态变量X进行预测和更新，得到状态变量X的估计值，实现双轴旋转惯性导航系统的系统级标定。

2.如权利要求1所述的一种双轴旋转惯性导航系统中包含非正交角的系统级标定方法，其特征在于，所述观测量Z为：

或

或

或

其中，δV_E为东向速度误差、δV_N为北向速度误差、δV_U为天向速度误差、为姿态矩阵第i行第j列的元素，且i＝1,2,3，j＝1,2,3。

3.如权利要求1所述的一种双轴旋转惯性导航系统中包含非正交角的系统级标定方法，其特征在于，所述状态变量X为：

其中，δV_E、δV_N、δV_U分别表示东向、北向、天向的速度误差；φ_E、φ_N、φ_U分别表示东向、北向、天向的姿态误差；分别表示IMU坐标系下x、y、z轴的加速度计偏值；ε_x、ε_y、ε_z分别表示IMU坐标系下x、y、z轴的陀螺仪零偏；K_ax、K_ay、K_az分别表示IMU坐标系下x、y、z轴的加速度计标度因数误差；K_gx、K_gy、K_gz分别表示IMU坐标系下x、y、z轴的陀螺仪标度因数误差；令u＝x,y,z，v＝x,y,z，则S_auv表示加速度计组件坐标系的u轴与IMU坐标系的v轴之间的安装误差角；S_guv表示陀螺组件坐标系的u轴与IMU坐标系的v轴之间的安装误差角；θ_x、θ_y、θ_z分别表示IMU坐标系与内轴坐标系各轴间的非正交角，且IMU坐标系先绕z轴旋转θ_z，再绕y轴旋转θ_y，最后绕x轴旋转θ_x得到内轴坐标系；表示内轴坐标系x轴与外轴坐标系x轴间的非正交角，其中，内轴坐标系与外轴坐标系的建立方法为：内轴坐标系x轴与内轴重合，外轴坐标系z轴与外轴重合，内轴坐标系y轴与外轴坐标系y轴重合。