一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法和系统，其中，所述方法包括：根据设定速率测试项目，调整转台，分别令惯组绕X、Y、Z轴匀速正转反转，进行数据采集，得到第一采集数据；根据第一采集数据解算得到陀螺的标度因数、安装误差、标度因数线性度和标度因数正负不对称性；根据设定位置测试项目，调整转台，分别令惯组的X、Y、Z轴指向十二个位置，进行数据采集，得到第二采集数据；根据第二采集数据解算得到陀螺的零偏，以及，加速度计的零偏、安装误差、标度因数和标度因数正负不对称性。通过本发明专利技术解决了五轴冗余配置十表光纤惯组标定模型复杂、标定精度高、且标定参数多的问题。 1

【技术实现步骤摘要】
一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法和系统
本专利技术属于测试
，尤其涉及一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法和系统。
技术介绍
捷联惯导是现代惯性技术发展的主流，实现捷联惯性系统的导航需要惯性测量组合(InertialMeasurementUnit，IMU，由陀螺仪、加速度计组成，简称惯组)提供角速度和加速度，从而为载体提供准确的姿态、速度和位置信息。惯组是惯性导航系统中不可缺少的核心单机。惯组在使用前需要进行标定，标定出惯组的误差参数后，在后续捷联惯导系统工作过程中，需要使用标定结果对惯组的输出数字量进行补偿，从而保证导航的精度。可见，惯组的标定技术是捷联惯导系统的重要技术，标定结果的好坏将直接影响导航精度。十表光纤惯组是一种新型冗余配置的惯组，包含五只高精度光纤陀螺、五只石英挠性加速度计，其中，三轴为正交轴，两轴为斜轴，具有精度高，可靠性好的特点，能实现当其中一路仪表出现故障时，仍可通过本身的重构正常输出载体的角速度和加速度等信息，进而不影响整个导航系统的正常工作。由于任意轴的陀螺和加速度计都有可能参与导航，各轴陀螺和加速度计的参数都需要精确标定出来。目前，惯组的生产过程中常采用基于正六面体大理石平板的标定法进行标定，该方法可标定出陀螺、加速度的标度因数，安装误差、零偏，以及加速度计的正负不对称性。上述标定方法的不足之处在于，由于采用手动翻转，计算时采用平均速率法，无法精确获得特定速率点对应的输出，不能解算出陀螺标度因数线性度与陀螺标度因数正负不对称性，标定解算出的参数不全。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法和系统，解决了五轴冗余配置十表光纤惯组标定模型复杂、标定精度高、且标定参数多的问题，能标定出陀螺和加速度计的标度因数、安装误差、零偏、标度因数正负不对称性，以及陀螺标度因数线性度。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法，包括：根据设定速率测试项目，调整转台，分别令惯组绕X、Y、Z轴匀速正转反转，进行数据采集，得到第一采集数据；根据所述第一采集数据解算得到陀螺的标度因数、安装误差、标度因数线性度和标度因数正负不对称性；根据设定位置测试项目，调整转台，分别令惯组的X、Y、Z轴指向天东北、天西南、地北东、地南西、南天西、北天东、西地南、东地北、北西天、南东天、东南地和西北地，进行数据采集，得到第二采集数据；根据所述第二采集数据解算得到陀螺的零偏，以及，加速度计的零偏、安装误差、标度因数和标度因数正负不对称性。在上述五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法中，所述设定速率测试项目，包括：惯组绕X轴以5°/s匀速正转；惯组绕X轴以5°/s匀速反转；惯组绕X轴以10°/s匀速正转；惯组绕X轴以10°/s匀速反转；惯组绕X轴以30°/s匀速正转；惯组绕X轴以30°/s匀速反转；惯组绕X轴以60°/s匀速正转；惯组绕X轴以60°/s匀速反转；惯组绕Y轴以5°/s匀速正转；惯组绕Y轴以5°/s匀速反转；惯组绕Y轴以10°/s匀速正转；惯组绕Y轴以10°/s匀速反转；惯组绕Y轴以30°/s匀速正转；惯组绕Y轴以30°/s匀速反转；惯组绕Y轴以60°/s匀速正转；惯组绕Y轴以60°/s匀速反转；惯组绕Z轴以5°/s匀速正转；惯组绕Z轴以5°/s匀速反转；惯组绕Z轴以10°/s匀速正转；惯组绕Z轴以10°/s匀速反转；惯组绕Z轴以30°/s匀速正转；惯组绕Z轴以30°/s匀速反转；惯组绕Z轴以60°/s匀速正转；惯组绕Z轴以60°/s匀速反转。在上述五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法中，在惯组分别绕X、Y、Z轴匀速正转反转的各过程中，按照第一预设采集时间，进行数据采集，得到所述第一采集数据。在上述五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法中，当惯组的转动角速率为5°/s时，选择154s作为所述第一预设采集时间；当惯组的转动角速率为10°/s时，选择118s作为所述第一预设采集时间；当惯组的转动角速率为30°/s时，选择46s作为所述第一预设采集时间；当惯组的转动角速率为60°/s时，选择28s作为所述第一预设采集时间。在上述五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法中，在惯组的X、Y、Z轴分别指向天东北、天西南、地北东、地南西、南天西、北天东、西地南、东地北、北西天、南东天、东南地和西北地的各过程中，按照第二预设采集时间，进行数据采集，并取设定时间间隔内的采集数据作为所述第二采集数据。在上述五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法中，第二预设采集时间为：410s；设定时间间隔为：第200s至第400s。在上述五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法中，根据所述第一采集数据解算得到陀螺的标度因数、安装误差、标度因数线性度和标度因数正负不对称性，包括：将第一采集数据代入陀螺输入输出模型，解算得到陀螺的标度因数、安装误差、标度因数线性度和标度因数正负不对称性。在上述五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法中，根据所述第二采集数据解算得到陀螺的零偏，以及，加速度计的零偏、安装误差、标度因数和标度因数正负不对称性，包括：将第二采集数据代入陀螺输入输出模型，解算得到陀螺的零偏；将第二采集数据代入加速度计输入输出模型，解算得到加速度计的零偏、安装误差、标度因数和标度因数正负不对称性。在上述五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法中，陀螺输入输出模型，为：其中，ΔNgx、ΔNgy、ΔNgz、ΔNgs和ΔNgt分别表示X、Y、Z、S和T轴陀螺的单位时间输出的数字量；kgx、kgy、kgz、kgs和kgt分别表示X、Y、Z、S和T轴陀螺的标度因数；Dgx、Dgy、Dgz、Dgs和Dgt分别表示X、Y、Z、S和T轴陀螺的零偏；ωx、ωy和ωz分别表示外施角速率在X、Y和Z轴上的分量；Egqp表示p轴上的输入对q轴陀螺的耦合，p取X、Y和Z，q取X、Y、Z、S和T；加速度计输入输出模型，为：其中，ΔNax、ΔNay、ΔNaz、ΔNas和ΔNat分别表示X、Y、Z、S和T轴加速度计的单位时间输出的脉冲数；kax、kay、kaz、kas和kat分别表示X、Y、Z、S和T轴加速度计的标度因数；Dax、Day、Daz、Das和Dat分别表示X、Y、Z、S和T轴加速度计的零偏；fx、fy和fz分别表示外施加速度在X、Y和Z轴上的分量；Eaqp表示p轴上的输入对q轴加速度计的耦合。相应的，本专利技术还公开了一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定系统，包括：速率法标定模块，用于根据设定速率测试项目，调整转台，分别令惯组绕X、Y、Z轴匀速正转反转，进行数据采集，得到第一采集数据；根据所述第一采集数据解算得到陀螺的标度因数、安装误差、标度因数线性度和标度因数正负不对称性；十二位置法标定模块，用于根据设定位置测试项目，调整转台，分别令惯组的X、Y、Z轴指向天东北、天西南、地北东、地南西、南天西、北天东、西地南、东地北、北西天、南东天、东南地和西北地，进行数据采集，得到第二采集数据；根据所述第二采集数据解算得到陀螺的零偏，以及，加速度计的零偏、安装误差、标度因数和标度因数正负不对称性。本专利技术具有以下优点：本专利技术公开了一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方案，采用高精度转台对十表光纤惯组进行标定，既能保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】
1.一种五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法，其特征在于，包括：根据设定速率测试项目，调整转台，分别令惯组绕X、Y、Z轴匀速正转反转，进行数据采集，得到第一采集数据；根据所述第一采集数据解算得到陀螺的标度因数、安装误差、标度因数线性度和标度因数正负不对称性；根据设定位置测试项目，调整转台，分别令惯组的X、Y、Z轴指向天东北、天西南、地北东、地南西、南天西、北天东、西地南、东地北、北西天、南东天、东南地和西北地，进行数据采集，得到第二采集数据；根据所述第二采集数据解算得到陀螺的零偏，以及，加速度计的零偏、安装误差、标度因数和标度因数正负不对称性。2.根据权利要求1所述的五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法，其特征在于，所述设定速率测试项目，包括：惯组绕X轴以5°/s匀速正转；惯组绕X轴以5°/s匀速反转；惯组绕X轴以10°/s匀速正转；惯组绕X轴以10°/s匀速反转；惯组绕X轴以30°/s匀速正转；惯组绕X轴以30°/s匀速反转；惯组绕X轴以60°/s匀速正转；惯组绕X轴以60°/s匀速反转；惯组绕Y轴以5°/s匀速正转；惯组绕Y轴以5°/s匀速反转；惯组绕Y轴以10°/s匀速正转；惯组绕Y轴以10°/s匀速反转；惯组绕Y轴以30°/s匀速正转；惯组绕Y轴以30°/s匀速反转；惯组绕Y轴以60°/s匀速正转；惯组绕Y轴以60°/s匀速反转；惯组绕Z轴以5°/s匀速正转；惯组绕Z轴以5°/s匀速反转；惯组绕Z轴以10°/s匀速正转；惯组绕Z轴以10°/s匀速反转；惯组绕Z轴以30°/s匀速正转；惯组绕Z轴以30°/s匀速反转；惯组绕Z轴以60°/s匀速正转；惯组绕Z轴以60°/s匀速反转。3.根据权利要求2所述的五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法，其特征在于，在惯组分别绕X、Y、Z轴匀速正转反转的各过程中，按照第一预设采集时间，进行数据采集，得到所述第一采集数据。4.根据权利要求3所述的五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法，其特征在于，当惯组的转动角速率为5°/s时，选择154s作为所述第一预设采集时间；当惯组的转动角速率为10°/s时，选择118s作为所述第一预设采集时间；当惯组的转动角速率为30°/s时，选择46s作为所述第一预设采集时间；当惯组的转动角速率为60°/s时，选择28s作为所述第一预设采集时间。5.根据权利要求1所述的五轴冗余配置十表光纤惯组的标定方法，其特征在于，在惯组的X、Y、Z轴分别指向天东北、天西南、地北东、地南西、南天西、北天东、西地南、东地北、北西天、南东天、东南地和西北地的各过程中，按照第二预设采集时间，进行数据采集，并取设定时间间隔内的采集数据作为所述第二采集数据。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡梦纯，刘瑞鑫，徐挺，刘德文，李强，贾瑞鹏，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31