一种舱段装配的惯组安装误差补偿方法技术

本发明专利技术提供一种舱段装配的惯组安装误差补偿方法，首先定义载体坐标系到惯组坐标系的旋转矩阵

An Error Compensation Method for Installation of Inertia Unit in Section Assembly

The invention provides an inertial installation error compensation method for cabin assembly. Firstly, the rotation matrix from carrier coordinate system to inertial coordinate system is defined.

【技术实现步骤摘要】
一种舱段装配的惯组安装误差补偿方法
本专利技术属于惯性
，具体涉及一种舱段装配的惯组安装误差补偿方法。
技术介绍
随着武器系统对系统化、集成化、小型化要求的提高，对舱段级产品惯组安装精度提出了更高的要求。以往的舱段级产品装配采用基准面或定位销的方法来保证惯组和舱段之间的安装精度，但是这种方法加工难度较大，成本高，装配的可操作性差，而且惯组和舱段之间需要经过多级安装，每级安装都会带来不同大小、不同方向的误差，因此多级安装带来的安装误差会更大，更加难以保证安装精度。假如惯组安装精度达不到要求直接会导致导航系统和控制系统精度变差，甚至会直接导致任务失败，造成不可挽回的局面。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种舱段装配的惯组安装误差补偿方法，提高了导航系统精度，降低了惯组安装误差对飞控系统的影响，为体积重量较大的舱段级产品的惯组安装误差补偿提供了解决方案。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种舱段装配的惯组安装误差补偿方法，首先定义载体坐标系到惯组坐标系的旋转矩阵用惯组坐标系下的角速度和加速度信息进行纯惯性导航解算得到姿态矩阵对姿态矩阵通过旋转矩阵进行安装误差补偿，输出姿态矩阵为根据解算出载体在导航坐标系下的姿态角，进而解算载体在导航坐标系下的速度和位置；或者，直接对惯组输出的数据通过旋转矩阵进行补偿，然后使用补偿后的惯组数据进行纯惯性导航解算，解算出载体在导航坐标系下的姿态角，进而解算载体在导航坐标系下的速度和位置。优选的，定义旋转矩阵时，旋转顺序为先偏航，再俯仰，后滚转。进一步的，旋转矩阵表达式如下：式中：Δψ为惯组航向角安装误差；Δθ为惯组俯仰角安装误差；Δγ为惯组滚转角安装误差。优选的，对姿态矩阵通过旋转矩阵进行安装误差补偿具体是：优选的，所述惯组输出的数据为陀螺仪和加速度计数据。进一步的，对陀螺仪和加速度计数据进行补偿具体为：式中：fbx为载体坐标系X方向加速度信息；fby为载体坐标系Y方向加速度信息；为载体坐标系Z方向加速度信息；fimux为惯组坐标系X方向加速度信息；fimuy为惯组坐标系Y方向加速度信息；fimuz为惯组坐标系Z方向加速度信息；为载体坐标系X方向角速度信息；为载体坐标系Y方向角速度信息；为载体坐标系Z方向角速度信息；ωimux为惯组坐标系X方向角速度信息；ωimuy为惯组坐标系Y方向角速度信息；ωimuz为惯组坐标系Z方向角速度信息；为的转置。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提出的基于舱段装配的惯组安装误差补偿方法在推导过程中并没有做任何影响补偿精度的简化处理，使用该方法可将测量出的三个安装误差角完全补偿掉，因此能够大大降低结构件的加工难度，缩短加工周期，提高装配的可操作性，简化装配过程，并且不需要考虑惯组和舱段之间多级安装对误差的影响，大大提高导航系统和控制系统的精度，降低惯组安装误差对飞控系统的影响。该方法具有方法简单、易实现、代码改动量小、不需要考虑惯组和舱段多级安装带来的误差的特点；解决了舱段级产品体积重量大，无法在转台上进行标定补偿的难题。舱段和惯组之间安装误差的补偿方法能够有效的降低舱段级产品的生产以及装配成本，缩短生产和装配时间，提高生产效率和产值，为后续舱段级产品的研制生产提供技术保障。尤其适用于体积重量较大，无法在转台上进行标定补偿的舱段级产品。附图说明图1基于舱段装配的惯组安装误差补偿方法流程图，先纯惯性导航解算，再补偿安装误差。图2基于舱段装配的惯组安装误差补偿方法流程图，先补偿安装误差，再纯惯性导航解算。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。由于舱段级产品重量体积较大，无法在转台上进行标定补偿，并且惯组与舱段之间经过多级安装，多级安装会带来不同大小、不同方向的安装误差，为了降低舱段和惯组之间的安装误差，提高控制系统的精度，本专利技术提出了一种基于舱段装配的惯组安装误差补偿方法，该方法为软件补偿方式，不依靠多余的硬件设备与结构件，能够有效降低安装误差对控制系统的影响；同时，该方法不需要考虑惯组和舱段之间多次安装带来的误差，在惯组和舱段装配时不需要基准面或定位销等定位装置，大大降低了舱段的生产成本、加工难度，增强了舱段装配的可操作性，该课题的研究具有开创性，为解决惯组和舱段之间安装误差补偿问题提供了可行的方案。本专利技术基于舱段装配的惯组安装误差补偿方法分为两种补偿方式。第一种补偿方式的流程如图1所示，具体如下：首先定义旋转矩阵为载体坐标系到惯组坐标系的旋转矩阵，旋转顺序为先偏航(绕-Z轴旋转为正)，再俯仰，后滚转，则表达式如下：式中：Δψ为惯组航向角安装误差；Δθ为惯组俯仰角安装误差；Δγ为惯组滚转角安装误差；惯组航向角安装误差符号说明：当惯组航向角安装误差的旋转方向与坐标轴指向相反时，惯组航向角安装误差取正，否则取负。惯组俯仰角安装误差符号说明：当产生安装误差的旋转方向与坐标轴指向相同时，该惯组俯仰角安装误差取正，否则取负；惯组滚转角安装误差符号说明：当产生安装误差的旋转方向与坐标轴指向相同时，该惯组滚转角安装误差取正，否则取负；用惯组坐标系下的角速度和加速度信息进行纯惯性导航解算后，得到姿态矩阵而根据得到的姿态角是惯组在导航坐标系下的姿态角，而最终要输出的姿态角为载体在导航坐标系下的姿态角，因此需要对姿态矩阵进行补偿，最终输出的姿态矩阵为具体如下：然后根据解算出载体在导航坐标系下的姿态角，进而解算出载体在导航坐标系下的速度和位置。上述补偿方式是直接对纯惯性导航解算的姿态矩阵进行安装误差补偿，然后解算出载体在导航坐标系下的姿态角，进而解算出载体在导航坐标系下的速度和位置。第二种补偿方式的流程如图2所示，该补偿方式直接对惯组输出的数据进行补偿，然后使用补偿后的惯组数据进行纯惯性导航解算，解算出的姿态角即载体在导航坐标系下的姿态角，进而解算出载体在导航坐标系下的速度和位置，具体如下：首先定义旋转矩阵为载体坐标系到惯组坐标系的旋转矩阵，旋转顺序为先偏航(绕-Z轴旋转为正)，再俯仰，后滚转，则表达式如下：式中：Δψ为惯组航向角安装误差；Δθ为惯组俯仰角安装误差；Δγ为惯组滚转角安装误差；惯组航向角安装误差符号说明：当惯组航向角安装误差的旋转方向与坐标轴指向相反时，惯组航向角安装误差取正，否则取负。惯组俯仰角安装误差符号说明：当产生安装误差的旋转方向与坐标轴指向相同时，该惯组俯仰角安装误差取正，否则取负；惯组滚转角安装误差符号说明：当产生安装误差的旋转方向与坐标轴指向相同时，该惯组滚转角安装误差取正，否则取负；对陀螺仪和加速度计数据进行补偿：式中：为载体坐标系X方向加速度信息；为载体坐标系Y方向加速度信息；为载体坐标系Z方向加速度信息；fimux为惯组坐标系X方向加速度信息；fimuy为惯组坐标系Y方向加速度信息；fimuz为惯组坐标系Z方向加速度信息；为的转置；式中：为载体坐标系X方向角速度信息；为载体坐标系Y方向角速度信息；为载体坐标系Z方向角速度信息；ωimux为惯组坐标系X方向角速度信息；ωimuy为惯组坐标系Y方向角速度信息；ωimuz为惯组坐标系Z方向角速度信息；为的转置。通过式(3)与式(4)可完成对惯组数据的安装误差补偿，进而进行纯惯性导航解算求解出载体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种舱段装配的惯组安装误差补偿方法，其特征在于，首先定义载体坐标系到惯组坐标系的旋转矩阵

【技术特征摘要】
1.一种舱段装配的惯组安装误差补偿方法，其特征在于，首先定义载体坐标系到惯组坐标系的旋转矩阵用惯组坐标系下的角速度和加速度信息进行纯惯性导航解算得到姿态矩阵对姿态矩阵通过旋转矩阵进行安装误差补偿，输出姿态矩阵为根据解算出载体在导航坐标系下的姿态角，进而解算载体在导航坐标系下的速度和位置；或者，直接对惯组输出的数据通过旋转矩阵进行补偿，然后使用补偿后的惯组数据进行纯惯性导航解算，解算出载体在导航坐标系下的姿态角，进而解算载体在导航坐标系下的速度和位置。2.根据权利要求1所述的舱段装配的惯组安装误差补偿方法，其特征在于，定义旋转矩阵时，旋转顺序为先偏航，再俯仰，后滚转。3.根据权利要求2所述的舱段装配的惯组安装误差补偿方法，其特征在于，旋转矩阵表达式如下：式中：Δψ为惯组航向角安装误差；Δθ为惯组俯仰角安装误差；Δγ为惯组滚转角安装误差。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘星，翟伟杰，赵建涛，赵明艳，陈凯，衣男，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61