一种高精度光纤陀螺惯测装置标定方法制造方法及图纸

一种高精度光纤陀螺惯测装置标定方法，包括以下步骤，S1，将光纤陀螺惯测装置分别按照oi轴(i＝X、Y、Z)三个轴正向翻转90°、180°、270°三次再反向旋转90°、180°、270°三次回到初始位置；S2，18次位置翻转加上初始位置一共19个位置，充分激励出仪表在静态和动态工况下的误差，并利用参数估计方法进行了最优估计。本发明专利技术无需反复加断电，仅仅通过按照一定的顺序翻转，即可完成参数的辨识，避免重复上电和标定过程基准不一致造成的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤陀螺惯性测量装置领域，特别涉及一种高精度光纤陀螺惯测装置标定方法。
技术介绍
卫星作为高新科技发展的标志，在我国的国防和经济建设中扮演着极为重要的角色。定姿精度是卫星稳定有效地获取信息的前提，卫星姿态控制系统是保证卫星姿态精度的重要系统之一，而惯性器件又是卫星姿态控制系统中的极其关键敏感器，它直接影响姿态控制系统的精度和性能。光纤陀螺仪是一种全固态惯性仪表，它具有传统机电仪表所不具备的优点。它是由光学器件和电子器件组成的闭环系统，通过检测两束光的相位差来确定自身角速度，因此在结构上它是完全固态化的陀螺仪，没有任何运动部件。光纤陀螺仪正是以其原理和结构上的优点，使其在许多应用领域具有明显的优势，尤其是在对产品可靠性和寿命要求很高的航天器上，其主要特点表现在以下几个方面：(1)全固态：光纤陀螺仪的部件都是固态的，具有抗真空、抗振动和冲击的特性；(2)长寿命：光纤陀螺仪所用的关键光学器件都可满足空间应用15年的长寿命要求；(3)高可靠性：光纤陀螺仪结构设计灵活，生产工艺相对简单，可方便地对其进行电路的冗余设计，或者采用冗余陀螺仪构成惯性测量系统，这样可以提高系统的可靠性。现有对光纤陀螺惯性测量装置的标定技术是通过不同的试验项目单独获得，其中零偏通过多个位置求均值得到，标度因数通过正负方向旋转多个角速度拟合得到，安装误差通过旋转正负方向整圈大角速度获得。这种标定过程不可避免地产生多次加断电操作，且存在基准不一致的问题，使标定结果引入了大量人为误差。且上述标定过程涉及时间较长，标定时间长达几个小时。现有的标定方法均是在静态(包括静态位置和转台匀速运动)的工况下计算得出参数，未考虑动态过程中仪表的误差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：提供一种快速、精确的高精度光纤陀螺惯测装置标定方法，克服现有技术中的标定方法存在人力误差大，过程时间长的问题。本专利技术的技术方案为：一种高精度光纤陀螺惯测装置标定方法，包括以下步骤，S1，将光纤陀螺惯测装置分别按照oi轴(i＝X、Y、Z)三个轴正向翻转90°、180°、270°三次再反向旋转90°、180°、270°三次回到初始位置，一共进行18次位置翻转；S2，18次位置翻转加上初始位置一共19个位置，设光纤陀螺惯测装置本体坐标系为b，建立陀螺仪和加速度计的误差模型关系如下：δωibb=D+M·ωibbδfb=B+K·fb,]]>其中：δωibb=δωibxbδωibybδωibzb]]>为三只陀螺仪的测量误差，D=DxDyDz]]>为陀螺仪的零偏，M=MxxMxyMxzMyxMyyMyzMzxMzyMzz]]>为陀螺仪的耦合系数，ωibb=ωibxbωibybωibzb]]>为陀螺仪的输出值，δfb=δfxbδfybδfzb]]>为三只加速度计的测量误差，B=BxByBz]]>为加速度计的零偏，K=Kxx00KyxKyy0KzxKzyKzz]]>为加速度计的耦合系数，fb=fxbfybfzb]]>为加速度计输出值。进一步地，包括以下步骤，S3，设导航坐标系为n，建立简化的速度误差方程和姿态误差方程如下：δV·n=fn×φδfnφ·=-ωien×φ-δωibn]]>其中：δV·n=δV·xnδV·ynδV·zn]]>为三个轴的加速度误差，φ·=φ·xφ·yφ·z]]>为三个轴的姿态角加速度误差，φ=φxφyφz]]>为三个轴的姿态误差，fn=fxnfynfzn]]>为加速度计在导航坐标系n的输出，ωien=ωiexnωieynωiezn]]>为地速分量在导航坐标系下的投影值，δfn=δfxnδfynδfzn]]>为加速度计在导航坐标系n的测量误差，δωibn=δωibxnδωibynδωibzn]]>为陀螺仪在导航坐标系n的测量误差。进一步地，包含初始对准、位置翻转和静态导航三个过程计算；其中，初始对准过程：光纤陀螺惯测装置在第0个位置(初始位置)进行初始对准得到的姿态转换0为：Cb0n=(fb)T(ωibb)T(fb×ωibb)T-1·(fb)T(ωien)T(fn×ωien)T]]>在第m个位置下，加速度计在导航坐标系下的测量误差为：δfn=Cb0n·δfb0=Cb0n·Cbmb0·δfbm=Cb0n·(Cb0bm)T·δfbm]]>则计算速度误差为：δV·n=fn×φ+δfn=fn×φ+Cb0n·(Cb0bm)T·δfbm=fn×φ+Cb0n·(Cb0bm)T·δfbm=fn×φ+Cb0n·(Cb0bm)T·(B+K·fbm)≈fn×φ+Cb0n·(Cb0bm)T·K·fbm]]>初始对准过程，即：fn×φ=-Cb0n·(Cb0bm)T·K·fbm]]>则可以计算出在第m个位置误差角初值φx0、φy0和φz0；位置翻转过程：光纤陀螺惯测装置在第m位置下初始对准完成时刻记为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度光纤陀螺惯测装置标定方法，其特征在于，包括以下步骤，S1，将光纤陀螺惯测装置分别按照oi轴(i＝X、Y、Z)三个轴正向翻转90°、180°、270°三次再反向旋转90°、180°、270°三次回到初始位置，一共进行18次位置翻转；S2，18次位置翻转加上初始位置一共19个位置，设所述光纤陀螺惯测装置本体坐标系为b，建立陀螺仪和加速度计的误差模型关系如下：其中：为三只陀螺仪的测量误差，为陀螺仪的零偏，为陀螺仪的耦合系数，为陀螺仪的输出值，为三只加速度计的测量误差，为加速度计的零偏，为加速度计的耦合系数，为加速度计输出值。

【技术特征摘要】
1.一种高精度光纤陀螺惯测装置标定方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1，将光纤陀螺惯测装置分别按照oi轴(i＝X、Y、Z)三个轴正向翻转90°、180°、270°三次再反向旋转90°、180°、270°三次回到初始位置，一共进行18次位置翻转；
S2，18次位置翻转加上初始位置一共19个位置，设所述光纤陀螺惯测装置本体坐标系为b，建立陀螺仪和加速度计的误差模型关系如下：
其中：为三只陀螺仪的测量误差，为陀螺仪的零偏，为陀螺仪的耦合系数，为陀螺仪的输出值，
为三只加速度计的测量误差，为加速度计的零偏， 为加速度计的耦合系数，为加速度计输出值。
2.根据权利要求1所述的高精度光纤陀螺惯测装置标定方法，其特征在于，包括以下步骤，
S3，设导航坐标系为n，建立简化的速度误差方程和姿态误差方程如下：
其中：为三个轴的加速度误差，为三个轴的姿态角加速度误差，为三个轴的姿态误差，为加速度计在导航坐标系n的输出，为地速分量在导航坐标系下的投影值，为加速度计在导航坐标系n的测量误差，为陀螺仪在导航坐标系n的测量误差。
3.根据权利要求1所述的高精度光纤陀螺惯测装置标定方法，其特征在于，包含初始对准、位置翻转和静态导航三个过程计算；其中，
初始对准过程：所述光纤陀螺惯测装置在第0个位置(初始位置)下进行初始对准得到的姿态转换为：
在第m个位置下，加速度计在导航坐标系下的测量误差为：
则计算速度误差为：
初始对准过程，即：
则可以计算出φ在第m个位置误差角初值...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，向政，邢向明，孟祥涛，邢辉，韩英杰，郑极石，刘玲，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11