一种旋转式捷联惯导陀螺标度误差补偿策略

摘要

本发明涉及一种旋转式捷联惯导陀螺标度误差补偿策略，其技术特点是包括以下步骤：步骤1、惯导设备上电初始化并粗对准；步骤2、双轴旋转调制精对准；步骤3、对陀螺标度误差进行补偿计算并进行补偿处理。本发明通过分析方位角斜漂的原因并根据惯导输出方位角计算补偿后陀螺新标度，并对陀螺标度误差进行计算补偿，有效地实现了旋转式捷联惯导陀螺标度因数误差补偿功能，达到了正向和反向两个方向分别补偿陀螺标度因数误差的目的，起到了提高惯导数据输出的精度和稳定性的效果。

说明书

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，尤其是一种旋转式捷联惯导陀螺标度误差补偿策略。

背景技术

旋转式惯性导航系统中转动机构的目的是为了在一个转动周期内让惯性元件的常值漂移对导航所产生的误差能够相互抵消，相应的技术也被称为系统误差平均技术，被广泛的应用到当前的光学陀螺惯性导航系统中，其中，陀螺仪的精度通常用分辨率和漂移来表示。由于惯性元件的标度因数不可能标定的绝对准确，而且标度因数还会随着时间、环境等因素而改变，造成了实际系统中总存在着惯性元件的标度因数误差。另外，由于原理、工艺、标定方法等原因光学陀螺的标度因数都存在着一定的误差和正反不对称性。在工程上,特别是在旋转式捷联惯导系统中一般都忽略了陀螺标度因数对惯导性能的影响，作为捷联惯导最核心的惯性元件，其误差补偿所带来的危害不言而喻。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、精度高且性能稳定的旋转式捷联惯导陀螺标度误差补偿策略。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种旋转式捷联惯导陀螺标度误差补偿策略，包括以下步骤：

步骤1、惯导设备上电初始化并粗对准；

步骤2、双轴旋转调制精对准；

步骤3、对陀螺标度误差进行补偿计算并进行补偿处理。

所述步骤1的具体方法包括以下步骤：

⑴惯导设备上电，两个转轴按预设控制指令旋转至各自的零位；

⑵装订初始位置，按预设粗对准方案完成粗对准过程，得到粗对准结果。

所述步骤3的具体方法为：

⑴通过双轴旋转IMU位置控制器分别控制方位陀螺正向或反向旋转，并分别计算惯导输出方位角；

⑵采用如下补偿计算公式计算方位陀螺新标度因数：

其中，k_t为补偿后的方位陀螺旋转的标度因数；k₀为分立式标定的方位陀螺的初始标度因数；Δheading为在旋转过程中惯导系统方位角的变化量；Δangle_imu为IMU旋转过的角度总和；为导航坐标系到载体坐标系的坐标转换矩阵；

⑶将方位陀螺新标度因数代替原方位陀螺标度因数进行补偿处理。

本发明的优点和积极效果是：

本发明通过分析方位角斜漂的原因并根据惯导输出方位角计算补偿后陀螺新标度，并对陀螺标度误差进行计算补偿，有效地实现了旋转式捷联惯导陀螺标度因数误差补偿功能，达到了正向和反向两个方向分别补偿陀螺标度因数误差的目的，起到了提高惯导数据输出的精度和稳定性的效果。

附图说明

图1为本发明的正向旋转陀螺标度因数补偿处理流程；

图2为方位陀螺正向旋转标度因数未补偿时方位角输出示意图；

图3为方位陀螺正向旋转标度因数补偿后时方位角输出示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种旋转式捷联惯导陀螺标度误差补偿策略，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、惯导设备上电初始化并粗对准。

(1)惯导设备上电，两个转轴按预设控制指令旋转至各自的零位；

(2)装订初始位置，按预设粗对准方案完成粗对准过程，得到粗对准结果。

步骤2、双轴旋转调制精对准。

惯导进入精对准阶段，开始以预定方案进行周期性的旋转，精对准结束后惯导进入导航方位保持阶段。

步骤3、对陀螺标度误差进行补偿计算并进行补偿处理。具体方法为：

(1)根据实际隶属项目，在精对准过程中，以天向轴正向旋转为例，在某一单向旋转过程中，通过双轴旋转IMU位置控制器分别控制X陀螺、Y陀螺、Z陀螺正向、反向旋转，计算惯导输出方位角，惯导解算出的系统方位角如图2所示；

(2)通过分析确定造成图2所示的方位角斜漂的原因是方位陀螺的标度因数误差造成的，因此，采用如下补偿计算公式计算方位陀螺新标度因数：

其中，k_t为补偿后的方位陀螺正向旋转的标度因数；k₀为分立式标定的方位陀螺的初始标度因数；Δheading为在旋转过程中惯导系统方位角的变化量；Δangle_imu为IMU旋转过的角度总和；为导航坐标系到载体坐标系的坐标转换矩阵。

(3)将根据上述公式计算出来的方位陀螺新标度因数代替原方位陀螺标度因数，再次进入导航方位保持时的惯导系统方位角输出如图3所示，可见方位陀螺的正向旋转标度因数误差补偿效果已经明显没有原来的斜漂现象。

本发明在陆用双轴惯导设备上实施，通过三个陀螺的正向和反向旋转的试验验证，成功实现了三个陀螺的标度因数补偿方法，达到了补偿陀螺标度因数，降低了陀螺标因数误差对惯导性能影响的目的。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。