[发明专利]一种基于模观测法的离心机加速度计组合标定方法

说明书

本发明公开一种基于模观测法的离心机加速度计组合标定方法，选用带有反转平台的高精度离心机，建立系统的坐标系；确定离心机作用下的模观测方程；通过计算，获得输入比力表达式，对输入比力表达式进行泰勒级数展开、三阶修正后，代入上一步输入比力关系式，得到13个待辨识参数；设计多位置法，选择i个测试位置安装加速度计测试，获得N个方程；利用最小二乘法得到13个待辨识参数的计算公式，并进行数据处理；求得三个加速度计的标度因数、二次项系数、零偏。该标定方法，效率高，且安装误差角和杆臂误差对于误差模型系数的标定影响很小，使得该标定方法，受其他因素影响小，且能实现高精度标定。

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，具体涉及一种基于模观测法的离心机加速度计组合标定方法。

背景技术

加速度计在惯性导航系统中处于核心地位，用来精确给出运载体相应的位置信息。这样，提高加速度计的标定精度是提高惯导系统导航精度的必要条件。目前，针对惯导系统中加速度计的标定方法主要为分立法且在重力场下进行为主，分立法会在拆卸安装仪表过程中引入安装误差角影响标定精度；重力场下可提供加速度计的最大输入比力为1g，不足以有效激励加速度计的高阶项误差参数，不满足高速飞行的导航条件。因此，大激励且整体标定加速度计是惯性仪表标定研究的主流。

整体法标定旨在标定加速度计组合全部误差模型系数的同时，降低测试设备误差对于系数标定精度的影响。荷兰学者提出的一种用模观测法标定的方法很好地解决过度依赖转台的问题，大大降低了转台误差对于误差模型系数标定结果的影响。董春梅等人在此基础上利用模观测法在重力场下标定了单一陀螺仪和加速度计的零偏、一阶标度因子，重点分离了安装误差在标定过程中的影响；戴邵武等人将导航姿态解算引入到了MIMU的标定中,提出了在MIMU转动过程中采用四元数进行姿态解算，静止时列写MIMU标定模观测非线性方程的方法实现待标定参数的完全激励，并将基于Logistic函数的改进PSO算法应用于MIMU的标定；王世明等人引入了一种无转台标定中高精度惯导系统的方法，依据正交轴上加速度计输出的矢量和等于重力的原理，标定出加速度计输出模型中相关参数。张红良等人推导了基于高精度转台的IMU标定方法的误差解析式，提出了一种抑制转台误差的标定编排改进方案；建立了IMU标定参数模型，研究了静态多位置IMU模观测标定方法。上述模观测法仍在重力静力场或转台低转速模式下进行研究，误差模型中不包含高次项系数，无法适应惯导系统高速飞行的应用环境。

精密离心机能够持续提供大于1g的高精确度的加速度，通常用于辨识加速度计的高阶系数模型。但是，精密离心机误差的存在使得标定精度受到一定的影响，实际标定过程中常需要设计一定的测试方法对离心机误差进行补偿、规避、抑制甚至消除。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种有效提高惯性导航精度的采用模观测法的标定思想，实现对加速度计组合的整体的标定，尤其是对于加速度计二次项系数的标定的基于模观测法的离心机加速度计组合标定方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于模观测法的离心机加速度计组合标定方法，包括以下步骤：

步骤1：选用带有反转平台的高精度离心机，建立系统的坐标系；

步骤2：确定离心机作用下的模观测方程；

步骤3：通过计算，获得输入比力表达式，对输入比力表达式进行泰勒级数展开、三阶修正后，代入上一步输入比力关系式，得到13个待辨识参数；

步骤4：设计多位置法，选择i个测试位置安装加速度计测试，获得N个方程，N＝3i；

步骤5：利用最小二乘法得到13个待辨识参数的计算公式，并进行数据处理；

步骤6：求得三个加速度计的标度因数、二次项系数、零偏。