[发明专利]一种尺寸效应参数标定方法

权利要求书

1.一种标定尺寸效应参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立尺寸效应参数模型：将三个加速度计安装于微惯性导航系统，三个加速度计的敏感轴分别沿微惯性导航系统坐标系X轴、Y轴、Z轴方向，当微惯性导航系统角速度为时，建立尺寸效应误差方程；

步骤2、对加速度位置进行标定：将微惯性导航系统安装于三轴转台，通过多位置静态标定，标定出微惯性导航系统三个加速度计的标度因素和安装误差系数；

步骤3、对尺寸效应误差方程进行简化处理；

步骤4、对比多位置微惯性导航系统在转台旋转和静止时的比力差，由简化后的尺寸效应误差方程求出微惯性导航系统加速度计的尺寸效应参数。

2.根据权利要求1所述的一种标定尺寸效应参数的方法，其特征在于，步骤1中，当系统角速度为时，建立的尺寸效应误差方程为：

式中，Ax、Ay、Az分别表示沿微惯性导航系统坐标系X轴、Y轴、Z轴三个方向上的加速度计敏感轴方向矢量；分别为微惯性导航系统X轴、Y轴、Z轴三个方向上由尺寸效应引起的比力差值，分别为微惯性导航系统在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的角速度，分别为微惯性导航系统在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的角加速度，r_xx、r_xy、r_xz分别表示X轴方向加速度计测量点位于微惯性导航系统坐标系X轴、Y轴、Z轴三个方向上的位置值，r_yx、r_yy、r_yz表示Y轴方向加速度计测量点位于微惯性导航系统坐标系X轴、Y轴、Z轴三个方向上的位置值，r_zx、r_zy、r_zz是Z轴方向加速度计测量点位于微惯性导航系统坐标系X轴、Y轴、Z轴三个方向上的位置值。

3.根据权利要求1所述的一种标定尺寸效应参数的方法，其特征在于步骤2中，将微惯性导航系统安装于三轴转台，通过多位置静态标定，标定出微惯性导航系统三轴加速度计的标度因素和安装误差系数，具体步骤为：

步骤2-1、将微惯性导航系统安装于三轴转台中，通电10分钟；

步骤2-2、标定X轴：转动转台，使微惯性导航系统的X轴指向地、Y轴指向西、Z轴指向北，待转台稳定后采集60秒三个加速度计输出的比力数据并取均值；设定右手握住拳头，拇指指向旋转轴的正方向时，四指弯曲的方向为旋转的正向，正向转动Z轴，分别使X轴与水平线的夹角分别为：-75°、-60°、-45°、-30°、-15°、0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，每次待转台稳定后采集60秒三个加速度计输出的比力数据并取均值，共采集39组的数据：

其中，A_xx为微惯性导航系统坐标系X轴变换角度时，X轴方向上加速度计输出的比力数据，A_xy为微惯性导航系统坐标系X轴变换角度时，Y轴方向上加速度计输出的比力数据，A_xz为微惯性导航系统坐标系X轴变换角度时，Z轴方向上加速度计输出的比力数据；

步骤2-3、标定Y轴：转动转台，使微惯性导航系统的X轴分别指向北、Y轴指向地、Z轴指向西，待转台稳定后采集60秒三个加速度计输出的比力数据并取均值，正向转动X轴，分别使Y轴与水平线的夹角分别为-75°、-60°、-45°、-30°、-15°、0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，每次待转台稳定后采集60秒三个加速度计输出的比力数据并取均值，共采集39组的数据：

其中，A_yx为微惯性导航系统坐标系Y轴变换角度时，X轴方向上加速度计输出的比力数据，A_yy为微惯性导航系统坐标系Y轴变换角度时，Y轴方向上加速度计输出的比力数据，A_yz为微惯性导航系统坐标系Y轴变换角度时，Z轴方向上加速度计输出的比力数据；

步骤2-4、标定Z轴：转动转台，使微惯性导航系统的X轴指向西、Y轴指向北、Z轴指向地，待转台稳定后采集60秒三个加速度计输出的比力数据并取均值，正向转动Y轴，使Z轴与水平线的夹角分别为-75°、-60°、-45°、-30°、-15°、0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，稳定后采集60秒三个加速度计输出数据并取均值，共采集39组的数据：

其中，A_zx为微惯性导航系统坐标系Z轴变换角度时，X轴方向上加速度计输出的比力数据，A_zy为微惯性导航系统坐标系Z轴变换角度时，Y轴方向上加速度计输出的比力数据，A_zz为微惯性导航系统坐标系Z轴变换角度时，Z轴方向上加速度计输出的比力数据；

步骤2-5计算出微惯性导航系统加速度计的刻度矩阵：

X轴加速度计在标定X、Y、Z轴过程所有位置共39组数据：

[A_xx A_yx A_zx]

Y轴加速度计在标定X、Y、Z轴过程所有位置共39组数据：

[A_xy A_yy A_zy]

Z轴加速度计在标定X、Y、Z轴过程所有位置共39组数据：

[A_xz A_yz A_zz]

构造矩阵A：

A＝[[A_xx A_yx A_zx]′，[A_xy A_yy A_zy]′，[A_xz A_yz A_zz]′，A₁]

其中，A_1(39×1)＝[1 1 … 1 1]′，位置标定过程中被标定的加速度计从-90°转到90°过程中13个位置理想的加速度计输出数值为：

B₁

＝[-1 sin-75 sin-60 sin-45 sin-30 sin-15 0 sin15 sin30 sin45 sin60 sin751]

标定过程中另一个空间位置发生变化的加速度计，从0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、75°、60°、45°、30°、15°、0°过程中13个位置理想的加速度计输出数值为：

B₂

＝[0 cos 75 cos 60 cos 45 cos 30 cos 15 1 cos 15 cos 30 cos 45 cos 60 cos75 0]

标定过程中空间位置保持不变的加速度计，13个位置理想的加速度计输出数值为：

B₃＝[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]

根据加速度计的输入和输出关系，构建方程：

其中S_x、S_y、S_z分别为X轴、Y轴、Z轴三个方向上加速度计的标定因素；K_xy、K_xz、为X轴加速度计与微惯性导航坐标系Y轴、Z轴的安装误差系数；K_yx、K_yz、为Y轴加速度计与微惯性导航坐标系X轴、Z轴的安装误差系数；K_zx、K_zy为Z轴加速度计与微惯性导航坐标系X轴、Y轴的安装误差系数；B_x、B_y、B_z为X轴、Y轴、Z轴三个方向上加速度计的常值漂移，因此，微惯性导航系统加速度计的刻度矩阵C_α为：