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1、(10)申请公布号 CN 103884356 A (43)申请公布日 2014.06.25 CN 103884356 A (21)申请号 201410114551.0 (22)申请日 2014.03.25 G01C 25/00(2006.01) (71)申请人 北京航天控制仪器研究所 地址 100854 北京市海淀区北京 142 信箱 403 分箱 (72)发明人 魏宗康 刘璠 李念滨 赵龙 魏子寅 (74)专利代理机构 中国航天科技专利中心 11009 代理人 安丽 (54) 发明名称 一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种标定捷联惯性组合陀螺仪 组合的方法,。
2、 当已知陀螺仪组合的标度因数和安 装误差角后, 通过依序测量捷联惯性组合在 18 个 位置处的输出值, 经过对无零次项误差模型中二 次项系数的显著性分析, 可以获得陀螺仪与视加 速度相关的实际误差模型, 通过计算公式可以得 到该误差模型中的各项系数值。相比其他误差 系数的标定方法, 本发明完成了捷联惯性组合三 个坐标轴陀螺仪与视加速度有关误差项模型的获 得, 同时实现了对陀螺仪组合视加速度相关误差 项的标定, 不仅提高了误差模型的准确程度, 而且 标定过程简单、 所需时间短。 (51)Int.Cl. 权利要求书 8 页 说明书 20 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。
3、2)发明专利申请 权利要求书8页 说明书20页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103884356 A CN 103884356 A 1/8 页 2 1. 一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法, 其特征在于步骤如下 : (1) 将捷联惯性组合静置于 18 个位置, 在第 i 个位置时, 采集 X、 Y、 Z 轴陀螺仪组合经 过 t 秒输出的脉冲个数 Gx(i)、 Gy(i) 和 Gz(i), 其中 i 1,18 ; (2) 根据步骤 (1) 中经过测量时间 t 输出的脉冲个数, 利用已知的陀螺仪组合标度因 数、 安装误差角系数以及地球自转角速度计算每个位置 j 轴的补偿值 b-ji, 其中。
4、, j 为 X、 Y 或 Z ; (3) 捷联惯性组合陀螺仪在 j 轴方向上与视加速度有关的误差模型为 j=D0j+D1jax+ D2jay+D3jaz+D4jax2+D5jay2+D6jaz2+D7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz, 根据步骤 (2) 中得到的陀螺仪组合 18 个位置 j 轴的补偿值, 利用公式得到该误差模型中的零次项误差系数 D0j 的初始值 D0j-O; 其中, j为该误差模型的输出值, ax、 ay、 az为视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分 量 ; D0j为捷联惯性组合陀螺仪零次项误差系数 ; D1j、 D2j、 D3j为捷联惯性组合陀螺仪组合与 。
5、视加速度有关的一次项误差系数 ; D4j、 D5j、 D6j为捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关 的二次项误差系数 ; D7j、 D8j、 D9j为捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的交叉耦合项 误差系数 ; j 为 X、 Y 或 Z ; (4) 根据步骤 (2) 中得到的陀螺仪组合 18 个位置 j 轴的补偿值以及步骤 (3) 中得到的 j 轴方向上捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的误差模型中的零次项误差系数的初 始值, 计算 j 轴方向上捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的不包含零次项系数的误 差模型中的各项系数值, 其中, j 为 X、 Y 或 Z ; (5) 根据步骤 (4)。
6、 中获得的 j 轴方向上的不含零次项系数的误差模型中的误差系数值, 计算j轴方向上的不含零次项系数的误差模型中的二次项系数D4j、 D5j和D6j的显著性数值, 若二次项系数全显著则进行步骤 (6) , 如果二次项系数不是全显著, 则进行步骤 (8) ; (6) 分别计算 j 轴方向上捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的不包含零次项系 数的误差模型、 不包含 X 轴对 j 轴二次项系数的误差模型、 不包含 Y 轴对 j 轴二次项系数的 误差模型以及不包含 Z 轴对 j 轴二次项系数的误差模型的显著性数值 ; (7) 根据步骤 (6) 获得的 4 个显著性数值, 选取显著性数值最大的误差模型作。
7、为 j 轴的 实际误差模型 ; 当 j 轴方向上的实际误差模型为不含零次项的误差模型时, 步骤 (4) 中计算 出来的系数值即为陀螺仪组合在 j 轴方向上与视加速度有关的误差模型中的各项系数值 ; 当 j 轴方向上的实际误差模型为其它模型时, 计算误差模型中所有误差系数值 ; 将误差模型中的各项系数值反馈到捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的误差 模型中, 从而完成捷联惯性组合陀螺仪组合的标定 ; (8) 在步骤 (5) 分析的 j 轴方向上, 选取不包含显著性数值最小的二次项系数的误差模 型作为 j 轴方向上的实际误差模型 ; 当 j 轴方向上的实际误差模型为不含零次项的误差模 型时, 步。
8、骤 (4) 中计算出来的系数值即为陀螺仪组合在 j 轴方向上与视加速度有关的误差 模型中的各项系数值 ; 当 j 轴方向上的实际误差模型为其它模型时, 计算误差模型中所有 误差系数值 ; 将误差模型中的各项系数值反馈到捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的误差 模型中, 从而完成捷联惯性组合陀螺仪组合的标定。 权 利 要 求 书 CN 103884356 A 2 2/8 页 3 2. 根据权利要求 1 所述的一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法, 其特征在于 : 所 述步骤 (1) 中捷联惯性组合的 18 个位置分别为 : 位置 1 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地。
9、理坐标系的东、 天、 南方 向 ; 位置 2 : 对位置 1 中的捷联惯性组合位置绕 X 轴正转 45, 此时 X 轴指向东, Y 轴指向 南偏天 45, Z 轴指向南偏地 45 ; 位置 3 : 对位置 2 中的捷联惯性组合位置绕 X 轴正转 180, 此时 X 轴指向东, Y 轴指向 北偏地 45, Z 轴指向北偏天 45 ; 位置 4 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地理坐标系的天、 南、 东方 向 ; 位置 5 : 对位置 4 中的捷联惯性组合位置绕 Z 轴正转 45, 此时 Z 轴指向东, X 轴指向 南偏天 45, Y 轴指向南偏地 45 ; 位置 6 :。
10、 对位置 5 中的捷联惯性组合位置绕 Z 轴正转 180, 此时 Z 轴指向东, X 轴指向 北偏地 45, Y 轴指向北偏天 45 ; 位置 7 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地理坐标系的南、 东、 天方 向 ; 位置 8 : 对位置 7 中的捷联惯性组合位置绕 Y 轴正转 45, 此时 Y 轴指向东, Z 轴指向 南偏天 45, X 轴指向南偏地 45 ; 位置 9 : 对位置 8 中的捷联惯性组合位置绕 Y 轴正转 180, 此时 Y 轴指向东, Z 轴指向 北偏地 45, X 轴指向北偏天 45 ; 位置 10 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分。
11、别指向测试点地理坐标系的北、 地、 西方 向 ; 位置 11 : 对位置 10 中的捷联惯性组合位置绕 Z 轴正转 45, 此时 Z 轴指向西, X 轴指 向北偏地 45, Y 轴指向南偏地 45 ; 位置 12 : 对位置 11 中的捷联惯性组合位置绕 Z 轴正转 180, 此时 Z 轴指向西, X 轴指 向南偏天 45, Y 轴指向北偏天 45 ; 位置 13 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地理坐标系的西、 北、 地方 向 ; 位置 14 : 对位置 13 中的捷联惯性组合位置绕 X 轴正转 45, 此时 X 轴指向西, Y 轴指 向北偏地 45, Z 轴指向南。
12、偏地 45 ; 位置 15 : 对位置 14 中的捷联惯性组合位置绕 X 轴正转 180, 此时 X 轴指向西, Y 轴指 向南偏天 45, Z 轴指向北偏天 45 ; 位置 16 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地理坐标系的地、 西、 北方 向 ; 位置 17 : 对位置 16 中的捷联惯性组合位置绕 Y 轴正转 45, 此时 Y 轴指向西, Z 轴指 向北偏地 45, X 轴指向南偏地 45 ; 位置 18 : 对位置 17 中的捷联惯性组合位置绕 Y 轴正转 180, 此时 Y 轴指向西, Z 轴指 向南偏天 45, X 轴指向北偏天 45。 3. 根据权利要求。
13、 1 所述的一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法, 其特征在于 : 所 权 利 要 求 书 CN 103884356 A 3 3/8 页 4 述步骤 (2) 中第 i 个位置 X、 Y、 Z 轴的补偿值 b-xi、 b-yi、 b-zi的计算公式为 : 其中, Kgx、 Kgy、 Kgz为捷联惯性组合陀螺仪组合标度因数 ; EXY、 EXZ、 EYX、 EYZ、 EZX、 EZY为捷联 惯性组合陀螺仪组合的安装误差角 ; x(i)、 y(i)、 z(i) 为第 i 个位置时地球自转角速 度在 X、 Y、 Z 轴方向的分量。 4. 根据权利要求 1 所述的一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法, 。
14、其特征在于 : 所 述步骤 (4) 的实现方法为 : j 轴方向上不包含零次项系数的误差模型为 : j=D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax 2+D 5jay 2+D 6jaz 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 其中, j为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji-D0j-O; 各项系数的计算公式如下 : X 轴对 j 轴的一次项误差系数 D1j的计算公式为 : Y 轴对 j 轴的一次项系数 D2j的计算公式为 : Z 轴对 j 轴的一次项系数 D3j的计算公式为 : X 轴对 j 轴的二次项系数 D4j的计算公式为 : Y 轴对 j 轴的。
15、二次项系数 D5j的计算公式为 : Z 轴对 j 轴的二次项系数 D6j的计算公式为 : X、 Y 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D7j的计算公式为 : Y、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D8j的计算公式为 : 权 利 要 求 书 CN 103884356 A 4 4/8 页 5 X、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D9j的计算公式为 : 5. 根据权利要求 1 所述的一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法, 其特征在于 : 所 述步骤 (5) 的实现方法为 : 对于 j 轴方向上的不含零次项的误差模型中的第 k 个误差系数 Dkj,, 其中 k=4,5,6, 其 显。
16、著性数值 F0-k为 : 其中, lk,k为 -1的第 k 行第 k 列的值, =ATA, M=YTY-YTA-1ATY, 且 Y= j1j2j18 T, 第 i 个位置时 j 轴方向上的不含零 次项的误差模型的输出值 ji=b-ji-D0j-O, axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值 ; 将 F0-k与数值 F0.99(1,9)=10.6 进行比较, 当 F0-k F0.99(1,9) 时, 该项系数显著 ; 当 F0-kF0.99(1,9) 时, 该项系数不显著。 6. 根据权利要求 1 所述的一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合。
17、的方法, 其特征在于 : 所 述步骤 (6) 的实现方法如下 : j 轴方向上不包含零次项的误差模型为 : j=D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax 2+D 5jay 2+D 6jaz 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 其中, j为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji-D0j-O; 其误差模型显著性数值 F0为 : 其中, U0=YTA0-1ATY, 且, Y= j1 j2j18 T, 0=A TA, axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值 ; j 轴方向上不包含 X 轴对。
18、 j 轴二次项系数的误差模型为 : j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D5jay 2+D 6jaz 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 权 利 要 求 书 CN 103884356 A 5 5/8 页 6 其中, j为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 其误差模型显著性数值 Fx为 : 其中,Ux=Y TB xx -1B x TY,Y= j1 j2 j18 T, x=Bx TB x, axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值 ; j 轴方向上不包含 Y 轴对 j 轴二次。
19、项系数的误差模型为 : j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax 2+D 6jaz 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 其中, j为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 其误差模型显著性数值 Fy为 : 其中, Uy=YTByy-1ByTY, 且, Y= j1 j2 j18 T, y=By TB y, axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值 ; j 轴方向上不包含 Z 轴对 j 轴二次项系数的误差模型为 : j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax。
20、 2+D 5jay 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 其中, j为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 其误差模型显著性数值 Fz为 : 其中,Uz=Y TB zz -1B z TY, 且,Y= j1 j2 j18 T, z=BzTBz axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值。 7. 根据权利要求 1 所述的一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法, 其特征在于 : 所 述步骤 (7) 和 (8) 中当 j 轴方向上的实际误差模型为不包含 X 轴对 j 轴二次项系数的误差 权 利 要 。
21、求 书 CN 103884356 A 6 6/8 页 7 模型j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D5jay2+D6jaz2+D7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz时, 其中j为该误差 模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 其零次项系数 D0j的计算公式为 : X 轴对 j 轴的一次项系数 D1j的计算公式为 : Y 轴对 j 轴的一次项系数 D2j的计算公式为 : Z 轴对 j 轴的一次项系数 D3j的计算公式为 : Y 轴对 j 轴的二次项系数 D5j的计算公式为 : Z 轴对 j 轴的二次项系数 D6j的计算公式为 : X、 Y 轴向乘积对 j。
22、 轴的交叉耦合项系数 D7j的计算公式为 : Y、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D8j的计算公式为 : X、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D9j的计算公式为 : 8. 根据权利要求 1 所述的一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法, 其特征在于 : 所 述步骤 (7) 和 (8) 中当 j 轴方向上的实际误差模型为不包含 Y 轴对 j 轴二次项系数的误差 模型j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax2+D6jaz2+D7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz时, 其中j为该误差 模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 零次项系数。
23、 D0j的计算公式为 : 权 利 要 求 书 CN 103884356 A 7 7/8 页 8 X 轴对 j 轴的一次项系数 D1j的计算公式为 : Y 轴对 j 轴的一次项系数 D2j的计算公式为 : Z 轴对 j 轴的一次项系数 D3j的计算公式为 : X 轴对 j 轴的二次项系数 D4j的计算公式为 : Z 轴对 j 轴的二次项系数 D6j的计算公式为 : X、 Y 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D7j的计算公式为 : Y、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D8j的计算公式为 : X、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D9j的计算公式为 : 9. 根据权利要求 1 。
24、所述的一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法, 其特征在于 : 所 述步骤 (7) 和 (8) 中当 j 轴方向上的实际误差模型为不包含 Z 轴对 j 轴二次项系数的误差 模型j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax2+D5jay2+D7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz时, 其中j为该误差 模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 零次项系数 D0j的计算公式为 : X 轴对 j 轴的一次项系数 D1j的计算公式为 : Y 轴对 j 轴的一次项系数 D2j的计算公式为 : 权 利 要 求 书 CN 103884356 A 8 8/8 页 9 Z 轴。
25、对 j 轴的一次项系数 D3j的计算公式为 : X 轴对 j 轴的二次项系数 D4j的计算公式为 : Y 轴对 j 轴的二次项系数 D5j的计算公式为 : X、 Y 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D7j的计算公式为 : Y、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D8j的计算公式为 : X、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D9j的计算公式为 : 权 利 要 求 书 CN 103884356 A 9 1/20 页 10 一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种误差系数标定方法, 尤其涉及一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合 与视加速度有关的误差系数的方。
26、法, 属于捷联惯性组合标定技术, 可用于标定陀螺仪组合 的场合。 背景技术 0002 陀螺仪是惯性系统的核心部件, 用于敏感载体相对惯性空间的角位移或角速度, 对惯性系统的性能起着关键的作用, 是惯性技术研究的重点内容之一。为了完全测量运载 体在空间中的运动角速度和角位移, 捷联惯性组合中装有三个敏感轴互相垂直的陀螺仪, 其敏感轴方向指向捷联惯性组合定义的 X、 Y、 Z 轴正方向。因为地球转速相对于陀螺仪实 际使用中感应的角速度较小, 所以会使用速率试验标定陀螺仪组合的标度因数和安装误差 角。在捷联惯性组合陀螺仪组合误差模型中除了这两种误差项, 陀螺仪输出大小与其承受 的视加速度也是有关的,。
27、 误差模型包含了零次项、 一次项、 二次项和交叉耦合项四种, 一般 使用多位置试验来标定这类误差项。但在理论上, 零次项与 3 个二次项线性相关, 当在一个 方程中同时计算这 4 项数值时会无法得到正确数值, 所以一般标定方法只能标定出陀螺仪 组合中与视加速度有关的零次项和一次项的系数, 无法标定出二次项, 也不会标定交叉耦 合项系数。这种标定方法将降低标定出系数的有效性, 并且导致运载体处在非测量角速度 时, 解算结果出现偏差。 因此, 为了标定出捷联惯性组合陀螺仪误差模型中所有与视加速度 有关的误差项系数, 并提高标定系数的精度, 需要研究一种新型的陀螺仪组合误差标定方 法。 发明内容 0。
28、003 本发明解决的技术问题是 : 克服现有标定方法的不足, 提供一种标定捷联惯性组 合陀螺仪组合的方法, 实现了对陀螺仪组合与视加速度有关的误差模型中所有项误差系数 的标定, 解决了二次项系数无法标定的问题, 提高了惯性导航解算的精度。 0004 本发明的技术解决方案是 : 一种标定捷联惯性组合陀螺仪组合的方法, 步骤如 下 : 0005 (1) 将捷联惯性组合静置于 18 个位置, 在第 i 个位置时, 采集 X、 Y、 Z 轴陀螺仪组 合经过 t 秒输出的脉冲个数 Gx(i)、 Gy(i) 和 Gz(i), 其中 i 1,18 ; 0006 (2) 根据步骤 (1) 中经过测量时间 t 。
29、输出的脉冲个数, 利用已知的陀螺仪组合标 度因数、 安装误差角系数以及地球自转角速度计算每个位置 j 轴的补偿值 b-ji, 其中, j 为 X、 Y 或 Z ; 0007 (3) 捷联惯性组合陀螺仪在 j 轴方向上与视加速度有关的误差模型为 j=D0j+D 1jax+D2jay+D3jaz+D4jax 2+D 5jay 2+D 6jaz 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz, 根据步骤 (2) 中得到的陀螺仪组合 18 个位置 j 轴的补偿值, 利用公式得到该误差模型中的零次项误差系数 说 明 书 CN 103884356 A 10 2/20 页 11 D0j的初始值 D0j。
30、-O; 0008 其中, j为该误差模型的输出值, ax、 ay、 az为视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上 的分量 ; D0j为捷联惯性组合陀螺仪零次项误差系数 ; D1j、 D2j、 D3j为捷联惯性组合陀螺仪组 合与视加速度有关的一次项误差系数 ; D4j、 D5j、 D6j为捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度 有关的二次项误差系数 ; D7j、 D8j、 D9j为捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的交叉耦 合项误差系数 ; j 为 X、 Y 或 Z ; 0009 (4) 根据步骤 (2) 中得到的陀螺仪组合 18 个位置 j 轴的补偿值以及步骤 (3) 中得 到的 j 轴方向上捷。
31、联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的误差模型中的零次项误差系 数的初始值, 计算 j 轴方向上捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的不包含零次项系 数的误差模型中的各项系数值, 其中, j 为 X、 Y 或 Z ; 0010 (5) 根据步骤 (4) 中获得的 j 轴方向上的不含零次项系数的误差模型中的误差系 数值, 计算j轴方向上的不含零次项系数的误差模型中的二次项系数D4j、 D5j和D6j的显著性 数值, 若二次项系数全显著则进行步骤 (6) , 如果二次项系数不是全显著, 则进行步骤 (8) ; 0011 (6) 分别计算 j 轴方向上捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的不包含零次 。
32、项系数的误差模型、 不包含 X 轴对 j 轴二次项系数的误差模型、 不包含 Y 轴对 j 轴二次项系 数的误差模型以及不包含 Z 轴对 j 轴二次项系数的误差模型的显著性数值 ; 0012 (7) 根据步骤 (6) 获得的 4 个显著性数值, 选取显著性数值最大的误差模型作为 j 轴的实际误差模型 ; 当 j 轴方向上的实际误差模型为不含零次项的误差模型时, 步骤 (4) 中 计算出来的系数值即为陀螺仪组合在 j 轴方向上与视加速度有关的误差模型中的各项系 数值 ; 当 j 轴方向上的实际误差模型为其它模型时, 计算误差模型中所有误差系数值 ; 0013 将误差模型中的各项系数值反馈到捷联惯性。
33、组合陀螺仪组合与视加速度有关的 误差模型中, 从而完成捷联惯性组合陀螺仪组合的标定 ; 0014 (8) 在步骤 (5) 分析的 j 轴方向上, 选取不包含显著性数值最小的二次项系数的误 差模型作为 j 轴方向上的实际误差模型 ; 当 j 轴方向上的实际误差模型为不含零次项的误 差模型时, 步骤 (4) 中计算出来的系数值即为陀螺仪组合在 j 轴方向上与视加速度有关的 误差模型中的各项系数值 ; 当 j 轴方向上的实际误差模型为其它模型时, 计算误差模型中 所有误差系数值 ; 0015 将误差模型中的各项系数值反馈到捷联惯性组合陀螺仪组合与视加速度有关的 误差模型中, 从而完成捷联惯性组合陀螺。
34、仪组合的标定。 0016 所述步骤 (1) 中捷联惯性组合的 18 个位置分别为 : 0017 位置 1 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地理坐标系的东、 天、 南 方向 ; 0018 位置 2 : 对位置 1 中的捷联惯性组合位置绕 X 轴正转 45, 此时 X 轴指向东, Y 轴 指向南偏天 45, Z 轴指向南偏地 45 ; 0019 位置 3 : 对位置 2 中的捷联惯性组合位置绕 X 轴正转 180, 此时 X 轴指向东, Y 轴 指向北偏地 45, Z 轴指向北偏天 45 ; 0020 位置 4 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地。
35、理坐标系的天、 南、 东 方向 ; 0021 位置 5 : 对位置 4 中的捷联惯性组合位置绕 Z 轴正转 45, 此时 Z 轴指向东, X 轴 说 明 书 CN 103884356 A 11 3/20 页 12 指向南偏天 45, Y 轴指向南偏地 45 ; 0022 位置 6 : 对位置 5 中的捷联惯性组合位置绕 Z 轴正转 180, 此时 Z 轴指向东, X 轴 指向北偏地 45, Y 轴指向北偏天 45 ; 0023 位置 7 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地理坐标系的南、 东、 天 方向 ; 0024 位置 8 : 对位置 7 中的捷联惯性组合位置绕 Y。
36、 轴正转 45, 此时 Y 轴指向东, Z 轴 指向南偏天 45, X 轴指向南偏地 45 ; 0025 位置 9 : 对位置 8 中的捷联惯性组合位置绕 Y 轴正转 180, 此时 Y 轴指向东, Z 轴 指向北偏地 45, X 轴指向北偏天 45 ; 0026 位置 10 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地理坐标系的北、 地、 西 方向 ; 0027 位置 11 : 对位置 10 中的捷联惯性组合位置绕 Z 轴正转 45, 此时 Z 轴指向西, X 轴指向北偏地 45, Y 轴指向南偏地 45 ; 0028 位置 12 : 对位置 11 中的捷联惯性组合位置绕 Z。
37、 轴正转 180, 此时 Z 轴指向西, X 轴指向南偏天 45, Y 轴指向北偏天 45 ; 0029 位置 13 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺仪分别指向测试点地理坐标系的西、 北、 地 方向 ; 0030 位置 14 : 对位置 13 中的捷联惯性组合位置绕 X 轴正转 45, 此时 X 轴指向西, Y 轴指向北偏地 45, Z 轴指向南偏地 45 ; 0031 位置 15 : 对位置 14 中的捷联惯性组合位置绕 X 轴正转 180, 此时 X 轴指向西, Y 轴指向南偏天 45, Z 轴指向北偏天 45 ; 0032 位置 16 : 使捷联惯性组合 X、 Y、 Z 轴陀螺。
38、仪分别指向测试点地理坐标系的地、 西、 北 方向 ; 0033 位置 17 : 对位置 16 中的捷联惯性组合位置绕 Y 轴正转 45, 此时 Y 轴指向西, Z 轴指向北偏地 45, X 轴指向南偏地 45 ; 0034 位置 18 : 对位置 17 中的捷联惯性组合位置绕 Y 轴正转 180, 此时 Y 轴指向西, Z 轴指向南偏天 45, X 轴指向北偏天 45。 0035 所述步骤 (2) 中第 i 个位置 X、 Y、 Z 轴的补偿值 b-xi、 b-yi、 b-zi的计算公式为 : 0036 0037 其中, Kgx、 Kgy、 Kgz为捷联惯性组合陀螺仪组合标度因数 ; EXY、 。
39、EXZ、 EYX、 EYZ、 EZX、 EZY为 捷联惯性组合陀螺仪组合的安装误差角 ; x(i)、 y(i)、 z(i) 为第 i 个位置时地球自转 角速度在 X、 Y、 Z 轴方向的分量。 0038 所述步骤 (4) 的实现方法为 : 0039 j 轴方向上不包含零次项系数的误差模型为 : 0040 j=D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax 2+D 5jay 2+D 6jaz 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 0041 其中, j为该误差模型的输出值, 第i个位置时其输出值为ji=b-ji-D0j-O; 0042 各项系数的计算公式如下 : 说 明 书 CN 。
40、103884356 A 12 4/20 页 13 0043 X 轴对 j 轴的一次项误差系数 D1j的计算公式为 : 0044 0045 Y 轴对 j 轴的一次项系数 D2j的计算公式为 : 0046 0047 Z 轴对 j 轴的一次项系数 D3j的计算公式为 : 0048 0049 X 轴对 j 轴的二次项系数 D4j的计算公式为 : 0050 0051 Y 轴对 j 轴的二次项系数 D5j的计算公式为 : 0052 0053 Z 轴对 j 轴的二次项系数 D6j的计算公式为 : 0054 0055 X、 Y 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D7j的计算公式为 : 0056 0057 Y。
41、、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D8j的计算公式为 : 0058 0059 X、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D9j的计算公式为 : 0060 0061 所述步骤 (5) 的实现方法为 : 0062 对于j轴方向上的不含零次项的误差模型中的第k个误差系数Dkj, 其中k=4,5,6, 其显著性数值 F0-k为 : 0063 0064 其中, lk,k为 -1的第 k 行第 k 列的值, =ATA, 说 明 书 CN 103884356 A 13 5/20 页 14 0065 0066 M=YTY-YTA-1ATY, 且 Y= j1 j2 j18 T, 第 i 个位置时 。
42、j 轴方向上的 不含零次项的误差模型的输出值 ji=b-ji-D0j-O, axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度 分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值 ; 0067 将F0-k与数值F0.99(1,9)=10.6进行比较, 当F0-kF0.99(1,9)时, 该项系数显著 ; 当 F0-kF0.99(1,9) 时, 该项系数不显著。 0068 所述步骤 (6) 的实现方法如下 : 0069 j 轴方向上不包含零次项的误差模型为 : 0070 j=D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax 2+D 5jay 2+D 6jaz 2+D 7jaxay+D8jayaz。
43、+D9jaxaz 0071 其中, j为该误差模型的输出值, 第i个位置时其输出值为ji=b-ji-D0j-O; 0072 其误差模型显著性数值 F0为 : 0073 0074 其中, U0=YTA0-1ATY, 且, Y= j1 j2 j18 T, 0=A TA, axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值 ; 0075 j 轴方向上不包含 X 轴对 j 轴二次项系数的误差模型为 : 0076 j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D5jay 2+D 6jaz 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 0077。
44、 其中, j为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 0078 其误差模型显著性数值 Fx为 : 0079 0080 其中, Ux=YTBxx-1BxTY, Y= j1 j2 j18 T, x=Bx TB x, axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值 ; 0081 j 轴方向上不包含 Y 轴对 j 轴二次项系数的误差模型为 : 0082 j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax 2+D 6jaz 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz 说 明 书 CN 103884356。
45、 A 14 6/20 页 15 0083 其中, j为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 0084 其误差模型显著性数值 Fy为 : 0085 0086 其 中, Uy=YTByy-1ByTY,且, Y= j1 j2 j18 T, y=By TB y, axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值 ; 0087 j 轴方向上不包含 Z 轴对 j 轴二次项系数的误差模型为 : 0088 j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax 2+D 5jay 2+D 7jaxay+D8jayaz+D9j。
46、axaz 0089 其中, j为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 0090 其误差模型显著性数值 Fz为 : 0091 0092 其中,Uz=YTBzz-1BzTY, 且,Y= j1 j2 j18 T, z=BzTBz axi、 ayi、 azi为第 i 个位置时视加速度分别在 X、 Y、 Z 轴方向上的分量, 为已知值。 0093 所述步骤 (7) 和 (8) 中当j轴方向上的实际误差模型为不包含X轴对j轴二次项系 数的误差模型 j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D5jay2+D6jaz2+D7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz时, 其。
47、中 j 为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 0094 其零次项系数 D0j的计算公式为 : 0095 0096 X 轴对 j 轴的一次项系数 D1j的计算公式为 : 0097 0098 Y 轴对 j 轴的一次项系数 D2j的计算公式为 : 0099 0100 Z 轴对 j 轴的一次项系数 D3j的计算公式为 : 说 明 书 CN 103884356 A 15 7/20 页 16 0101 0102 Y 轴对 j 轴的二次项系数 D5j的计算公式为 : 0103 0104 Z 轴对 j 轴的二次项系数 D6j的计算公式为 : 0105 0106 X、 Y 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D7j的计算公式为 : 0107 0108 Y、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D8j的计算公式为 : 0109 0110 X、 Z 轴向乘积对 j 轴的交叉耦合项系数 D9j的计算公式为 : 0111 0112 所述步骤 (7) 和 (8) 中当j轴方向上的实际误差模型为不包含Y轴对j轴二次项系 数的误差模型 j=D0j+D1jax+D2jay+D3jaz+D4jax2+D6jaz2+D7jaxay+D8jayaz+D9jaxaz时, 其中 j 为该误差模型的输出值, 第 i 个位置时其输出值为 ji=b-ji; 011。