[发明专利]一种基于双轴连续旋转的混合式平台惯导系统标定方法

说明书

本发明公开了一种基于双轴连续旋转的混合式平台惯导系统标定方法：(1)、粗对准，得到粗略的初始姿态矩阵；(2)、控制平台系统外环轴和台体轴同时以相同的角速度旋转，内环轴始终处于锁定状态，旋转过程中，采集陀螺仪和加速度计输出；(3)、解算误差状态方程和观测方程，标定出陀螺仪标度因数误差、陀螺仪安装误差、加速度计等效零偏；(4)、控制外环框架角、内环框架角和台体框架角锁定到零位状态，再令台体轴旋转180°后锁定，采集陀螺仪的输出数据；(5)、控制外环框架角、内环框架角和台体框架角锁定到零位状态，再令外环轴旋转180°后锁定，采集陀螺仪的输出数据；(6)、计算出陀螺仪常值漂移。该方法有效缩短了标定时间，提高了标定效率。

技术领域

本发明涉及一种混合式平台惯导系统的标定方法，尤其涉及一种采用双轴连续旋转的系统级导航自标定方法，属于惯导系统标定领域。

背景技术

中国专利公开号CN 106767806A，公开日是2017年5月31日，名称为“一种用于混合式惯性导航系统的物理平台”中公开了混合式惯性导航系统的定义，是一种吸取了平台式和捷联式各自优点的新型惯导系统，该方案采用两框架三轴结构，在台体上利用光学陀螺仪和石英加速度计作为惯性敏感元件。中国专利公开号CN 105973271A，公开日是2016年9月28日，名称为“一种混合式惯导系统自标定方法”中阐述了一种混合式惯导的标定方案，但该标定方法存在以下缺点：

(1)、部分安装误差和标度因数误差无法通过一次旋转实现标定，通过一次旋转可标定出两个正交陀螺仪的标度因数误差和安装误差，必须通过多位置实现全部陀螺仪误差系数的标定，并且要求标定过程中陀螺正反转时旋转轴需在水平面内；

(2)、实际使用的混合式惯导是两框架三轴结构，但内环轴为避免“失锁”现象，存在挡钉限位，旋转范围为-45°～45°，无法满足该专利中提出的三轴旋转标定要求；

(3)、要求转位步骤多，标定时间长，位置编排复杂。

目前平台式惯导系统采用力反馈法或静漂法标定，采用这种方法存在以下三方面缺点是：

(1)、标定前需进行自瞄准来得到平台台体方位；

(2)、标定时间较长，在标定时首先得精确转到预定位置，转位置完成后再调平，调平完成后采集数据，转位过程中不采集数据；

(3)、标定的误差项较少，无法标定出安装误差和标度因数误差等误差系数。

通过以上分析可以看出，混合式平台惯导系统不能采用平台式的标定方法，也无法采用双轴捷联惯导系统级标定方法实现全参数的标定。因此，需要研究一种新的标定方法以弥补上述标定方法的缺陷。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，发明了一种基于双轴连续旋转的混合式平台惯导系统标定方法，该方法能够精确的、快速的标定出陀螺仪和加速度计误差，可以解决陀螺仪标定参数不全、标定时间长等问题，提高标定效率，提升系统精度。

本发明解决的技术方案是：一种基于双轴连续旋转的混合式平台惯导系统标定方法，该方法步骤如下：

(1)、将混合式平台惯导系统静置，将外环框架角、内环框架角和台体框架角锁定到零位状态并保持，采集陀螺仪和加速度计输出，进行粗对准，得到粗略的初始姿态矩阵；

(2)、控制平台系统外环轴和台体轴同时以相同的角速度旋转，内环轴始终处于锁定状态，旋转过程中，采集陀螺仪和加速度计输出；

(3)、建立导航解算误差模型，根据惯导系统误差模型，以载体在导航坐标系下东、北、天三个方向速度为观测量，建立混合式平台惯导系统的误差状态方程和观测方程，根据初始姿态矩阵和步骤(2)采集的陀螺仪和加速度计输出，解算误差状态方程和观测方程，标定出陀螺仪标度因数误差、陀螺仪安装误差、加速度计等效零偏；