[发明专利]一种尺寸效应参数标定方法

说明书

本发明提出了一种尺寸效应参数标定方法，充分考虑由MEMS器件构成的惯性导航系统的特点，在一次通电标定的情况，先完成三个轴向加速度计的标度因素和安装误差系数标定，再去标定加速度计的尺寸效应参数。本方案中位置标定的点共有三十九个，最后拟合计算极大的提高加速度计标定的准确性，利用通过控制转台转速代替陀螺仪数据和多位置的转动标定，提高尺寸效应参数标定的精度。

技术领域

本发明涉及传感器误差标定领域，特别是一种尺寸效应参数标定方法。

背景技术

随着现代战争理念的进步与发展，常规火炮的精度已经不能满足当前战争的需求，高精度的制导炮弹应运而生。制导炮弹并没有专门的发射平台，而是在使用和维护都不变的情况下，借助常规火炮发射平台发射，在飞行过程中通过制导控制组件修正炮弹弹道，从而达到提高炮弹的命中精度的目的。微惯性导航系统是一种基于微机电系统传感器技术的微型惯性导航系统。惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息，系统不仅有体积小、重量轻、易于维护、可靠性高等优点，是指导炮弹最常用的制导方式。

惯性导航系统通常使用3个一组的加速度计测量三个正交轴向的运动，从而得到作用在载体上面的比力。为进行导航，必须测出载体上作用于特定点(比如载体的重心)上的线加速度。无论怎么样精确地安装，一般情况下惯性系统的安装点离载体的重心总存在一定的偏移量，因此惯性系统提供的是载体上该安装点的运动测量值。假设惯性系统能够精度敏感所有运动，包括载体旋转运动产生的向心力和切向力，并且对产生的惯性测量值进行精确的处理。理想情况下要求所有三个加速度计都精确安装在载体的同一位置。但是由于传感器具有一定的尺寸，以及硬件安装位置的设计受到一定的限制，这种理想情况很难实现。因为加速度计相对于理想位置之间的物理偏移，它们将敏感到切向力和向心力，这被称为“尺寸效应”。由于旋转弹的高旋状态，弹载惯性导航系统会产生很大尺寸效应，需要在地面事先标定惯性导航系统系统的尺寸效应参数，以消除误差。

标定尺寸效应参数之前，必须对惯性导航系统进行位置标定，将三个加速度计正交化，而传统的八位置、十二位置等标定方案，对惯性导航系统的激励偏少，虽然能够标定出加速度计的标定因素和安装误差，但是标定的精度不高。同时尺寸效应标定过程常采用卡尔滤波方法，但是对于低精度的微惯性导航系统，直接采用MEMS陀螺的数据运用到滤波中，会降级滤波精度。对于由MEMS器件构成的惯性导航系统，用标定好的微惯性导航系统再次上电标定尺寸效应，无法避免由MEMS加速度计零偏不稳定性造成的误差，同时由于工装的差异，也会造成新的安装误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尺寸效应参数标定方法。

实现本发明的技术解决方案为：一种尺寸效应参数标定方法，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。