[发明专利]基于差分GPS观测的捷联挠性陀螺动态随机漂移误差测试方法

摘要

本发明公开了一种基于差分GPS观测的捷联挠性陀螺动态随机漂移误差测试方法，属于惯性技术领域。所述的测试方法中，将被测试挠性捷联惯组安装在试验车上，试验车保持静止，挠性捷联惯组上电预热，至稳定；确定挠性捷联惯组的初始航向角；同步采集挠性捷联惯组数据、差分GPS的位置以及速度数据；进行粗对准和精对准；试验车启动开始跑车，全过程进行惯性/差分GPS组合导航估算，试验结束。本发明可以考察、测试在车载动态环境下挠性捷联惯组中挠性陀螺随机漂移误差的大小，弥补当前仅采用实验室静态多位置法标定结果评价的不足，为挠性陀螺及挠性捷联惯导系统动态精度分析提供辅助分析手段和评价依据。

主权项

1.基于差分GPS观测的捷联挠性陀螺动态随机漂移误差测试方法，其特征在于：第一步：将被测试挠性捷联惯组安装在试验车上，连接挠性捷联惯组、差分GPS、电源、采集计算机之间的线缆并检查正确；第二步：试验车保持静止，挠性捷联惯组上电预热，至稳定；第三步：采用光学瞄准的方法确定挠性捷联惯组的初始航向角；第四步：打开采集计算机上的数据采集与导航计算软件，输入第三步中确定的初始航向角，开始同步采集挠性捷联惯组数据、差分GPS的位置以及速度数据；第五步：试验车保持静止，采用二阶调平法进行初始粗对准，时间不少于30秒；第六步：粗对准完成后，试验车仍保持静止，进行基于卡尔曼滤波的静基座精对准，时间5min；静基座精对准采用惯性/零速组合导航，导航坐标系取为游动自由方位坐标系，所使用的卡尔曼滤波器系统状态方程和量测方程为：δθ——角位置误差矢量，包括x和y两个方向的分量δθ_x和δθ_y；δh——高度误差；δv——速度误差矢量，包括x、y和z三个方向的分量δv_x、δv_y和δv_z；ψ——姿态角误差，包括x、y和z三个方向的误差ψ_x、ψ_y和ψ_z；v——载体运动速度矢量，包括x、y和z三个方向的分量v_x、v_y和v_z；ρ——载体运动角速率矢量；Ω——地球自转角速率矢量；ω——ρ+Ω；g——地球重力加速度；R——地球半径；f——载体感受的比力矢量，包括x、y和z三个方向的分量f_x、f_y和f_z；δf——加速度计输出误差，包括x、y和z三个方向的分量δf_x、δf_y和δf_z；ε——挠性陀螺随机漂移误差，包括x、y和z三个方向的分量ε_x、ε_y和ε_z；C_ij——捷联矩阵元素，i＝(1，2，3)，j＝(1，2，3)；τ_a，τ_g——分别为加速度计和挠性陀螺随机漂移误差相关时间常数；在静基座精对准时，使用的外部信息是零速信息和光学瞄准提供的航向信息；惯性/零速组合的量测模型为Z₁(t)＝[O_3×3|I_3×3|O_3×9]X(t)+η₁(t)      (2)惯性/航向组合的量测模型为Z₂(t)＝[O_1×8|1|O_1×6]X(t)+η₂(t)          (3)其中，X(t)＝[δθ_x δθ_y δh δv_x δv_y δv_z ψ_x ψ_y ψ_z δf_x δf_y δf_z ε_x ε_y ε_z]^T是卡尔曼滤波器的状态矢量，I_3×3是3阶单位阵，Z₁(t)、Z₂(t)分别为零速修正、航向修正观测矢量，η₁(t)、η₂(t)分别为零速、航向量测噪声矢量，t表示时间；第七步：试验车启动开始跑车，路径为直线路3min～5min，然后不少于3组的“90度转弯+直线路2min”，再直线路5min～10min，跑车全过程进行惯性/差分GPS组合导航估算；最后试验车停止、熄火并静止5min；第八步：试验结束，停止数据采集和估算，保存估算结果，挠性捷联惯组断电，系统断电。