[发明专利]一种三轴旋转惯导系统框架不正交角自标定及补偿方法

摘要

本发明公开了一种三轴旋转惯导系统框架不正交角自标定及补偿方法，其步骤如下：三轴旋转惯导系统通电预热并完成粗对准；三轴旋转惯导系统按预定的选择策略控制框架转动并同时进行导航解算；记录导航过程中的姿态输出与速度输出，通过递推最小二乘算法实现对三轴旋转惯导系统框架不正交角的标定；通过补偿模型补偿框架不正交角对三轴旋转惯导系统姿态输出的影响。该三轴旋转惯导系统框架不正交角的标定方法过程简单，标定精度高；同时可实现在不拆机情况下对框架不正交角的自标定，便于工程实施。框架不正交角的补偿算法易于实现，且经过补偿后三轴旋转惯导系统的姿态输出精度显著提升。

主权项

1.一种三轴旋转惯导系统框架不正交角自标定及补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：三轴旋转惯导系统通电预热并完成粗对准；步骤(2)：三轴旋转惯导系统按预定的旋转策略控制框架转动并同时进行导航解算；步骤(3)：记录导航过程中的姿态输出与速度输出，通过递推最小二乘算法实现对三轴旋转惯导系统框架不正交角的标定；步骤(3)中在三轴旋转惯导系统绕中框轴转动时的估计方程为：Z₁＝H₁X₁+V₁  (1)其中X₁为状态变量，为三轴旋转惯导系统内框与中框的不正交角；α_gy,δ_gx均为陀螺的安装偏角；γ₀,ψ₀,V_E0分别为横滚角初始误差、航向角初始误差与东向速度初始误差，φ_N0为初始北向平台偏角；Z₁为量测变量，Z₁＝[γ(t_k) ψ(t_k) V_E(t_k)^T]为导航解算在t_k时刻的横滚角、航向角、东向速度输出；V₁为量测噪声，此处设定V₁为白噪声；H₁为量测矩阵，其表达式为：其中为中框码盘转角，为δ_gx作用的等效时间，其表达式为：通过递推最小二乘算法实现对状态变量X₁的估计，从而标定出内框与中框的不正交角如下式所示：其中P₁为状态变量协方差阵，I为单位阵，递推最小二乘算法的初值X_1,0设为零向量，P_1,0的初值设为1000I；步骤(3)中，在三轴旋转惯导系统绕外框轴转动时的估计方程为：Z₂＝H₂X₂+V₂  (5)其中X₂为状态变量，为三轴旋转惯导系统中框与外框的不正交角，为三轴旋转惯导系统外框与内框的不正交角；δ_gy为陀螺的安装偏角；θ₀,ψ₀,V_N0分别为俯仰角初始误差、航向角初始误差与北向速度初始误差，φ_E0为初始东向平台偏角；Z₂为量测变量，Z₂＝[θ(t_k) ψ(t_k) V_N(t_k)^T]为导航解算在t_k时刻的俯仰角、航向角、北向速度输出；V₂为量测噪声，此处设定V₂为白噪声；H₂为量测矩阵，其表达式为：其中为外框码盘转角，为δ_gy作用的等效时间，其表达式与相同；通过递推最小二乘算法实现对状态变量X₂的估计，从而标定出中框与外框的不正交角和外框与内框的不正交角步骤(4)：通过补偿模型补偿框架不正交角对三轴旋转惯导系统姿态输出的影响。