一种基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定方法和装置。所述方法包括：在初始时段使用惯导数据、基于参数解析法对激光多普勒测速仪的安装角和发射倾角进行粗标定，建立组合导航系统的状态方程，以激光多普勒测速仪的速度误差和惯性导航设备的速度误差的差值为观测量建立观测方程，得到激光多普勒测速仪的安装角误差估计值和发射角误差估计值，并对应补偿粗标定值，得到高精度的激光多普勒测速仪的在线标定结果。本方法充分利用了惯性导航设备的特点，不依赖卫星导航系统实时对激光测速仪进行在线高精度标定，降低了设备成本，具有自主性高、环境适应性好等特点，能提高载体的机动性。载体的机动性。载体的机动性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定方法和装置


[0001]本申请涉及组合导航
，特别是涉及一种基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定方法和装置。

技术介绍

[0002]在由捷联惯性导航设备(SINS)和激光多普勒测速仪(LDV)构成的组合导航系统中，需要对LDV的比例因子及安装角进行标定。对于LDV的比例因子，传统的标定方法是在实验室条件下利用具有固定转速的转盘、滚筒等作为标准速度源，通过将由测速仪所得到的速度与标准速度进行对比实现对LDV比例因子的标定，然后再将测速仪与惯性导航设备一起安装在测量载体上。这种线下标定方法虽然标定精度高，但无法保证在运动载体原有作业基础上完成对测速仪比例因子的标定，不能满足运动载体的机动性要求。另外在测速仪的安装过程中会产生安装角，而线下标定方法无法对安装角进行标定，而且测速仪的比例因子取决于发射倾角的大小，如果安装过程中测速仪的发射倾角与设计角度有偏差也会导致测速仪的实际比例因子与在实验室条件下标定所得到的比例因子不同，因此对测速仪的安装精度提出了很高的要求。
[0003]现有的在线标定方法主要利用GPS、北斗等卫星定位技术对LDV进行标定，将卫星导航所得到的速度作为基准速度，然后利用Kalman滤波或最小二乘法对LDV的安装角及比例因子进行标定。这种标定方法能够利用外界的准确信息，实时有效地对测速仪进行标定，标定精度高，提高导航定位精度。但卫星定位技术属于非自主的导航方式，而且受外界环境影响较大，在隧道、山区等遮挡严重的区域，卫星导航信号容易丢失，导致在线标定精度下降。另外在一些特殊的应用场合禁止使用卫星导航系统，无法从外界获取精确的速度信息作为标定基准。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在线高精度标定激光多普勒测速仪的基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定方法和装置。
[0005]一种基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定方法，包括：
[0006]在预设的初始时段获取惯性导航设备的惯导数据，基于参数解析法根据惯导数据得到激光多普勒测速仪的安装角粗标定值和发射倾角粗标定值。
[0007]建立组合导航系统的状态方程，以激光多普勒测速仪的速度误差和惯性导航设备的速度误差的差值为观测量建立观测方程，通过Kalman滤波得到激光多普勒测速仪的安装角误差估计值和发射角误差估计值。组合导航系统由惯性导航设备和激光多普勒测速仪组成。
[0008]根据安装角误差估计值和发射角误差估计值对应补偿安装角粗标定值和发射倾角粗标定值，得到对激光多普勒测速仪的在线标定结果。
[0009]其中一个实施例中，得到对激光多普勒测速仪的在线标定结果的步骤之后，还包
括：
[0010]基于状态方程和观测方程，通过Kalman滤波得到惯性导航设备的导航参数误差估计值。导航参数误差估计值包括：姿态误差估计值、速度误差估计值、位置误差估计值、陀螺零偏估计值和加表零偏估计值。
[0011]根据导航参数误差估计值对应补偿惯性导航设备的导航参数。
[0012]其中一个实施例中，建立组合导航系统的状态方程的步骤包括：
[0013]建立惯性导航设备的纯惯性误差模型，以及建立激光多普勒测速仪的速度误差模型。
[0014]根据纯惯性误差模型和速度误差模型，得到Kalman滤波的状态方程。
[0015]其中一个实施例中，Kalman滤波的状态方程的建立方式包括：
[0016]以组合导航系统的姿态误差、速度误差、位置误差，惯性导航设备的陀螺漂移和加速度计零偏，激光多普勒测速仪的安装角误差和发射角误差为分量，构建状态量。
[0017]基于状态量，以及惯性导航设备的陀螺噪声参数和加速度计噪声参数，构建Kalman滤波的状态方程。
[0018]其中一个实施例中，激光多普勒测速仪的安装角粗标定值和发射倾角粗标定值的计算方式包括：
[0019]在预设的初始时段，根据惯性导航设备的输出得到对应的惯导轨迹。
[0020]在初始时段，根据激光多普勒测速仪的输出得到对应的测速仪航迹推算轨迹。
[0021]根据惯导轨迹和测速仪航迹推算轨迹之间的几何关系，以惯导轨迹为基准，得到激光多普勒测速仪的安装角粗标定值和发射倾角粗标定值。
[0022]一种基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定装置，包括：
[0023]粗标定模块，用于在预设的初始时段获取惯性导航设备的惯导数据，基于参数解析法根据惯导数据得到激光多普勒测速仪的安装角粗标定值和发射倾角粗标定值。
[0024]误差估计模块，用于建立组合导航系统的状态方程，以激光多普勒测速仪的速度误差和惯性导航设备的速度误差的差值为观测量建立观测方程，通过Kalman滤波得到激光多普勒测速仪的安装角误差估计值和发射角误差估计值。组合导航系统由惯性导航设备和激光多普勒测速仪组成。在线标定模块，用于根据安装角误差估计值和发射角误差估计值对应补偿安装角粗标定值和发射倾角粗标定值，得到对激光多普勒测速仪的在线标定结果。
[0025]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0026]在预设的初始时段获取惯性导航设备的惯导数据，基于参数解析法根据惯导数据得到激光多普勒测速仪的安装角粗标定值和发射倾角粗标定值。
[0027]建立组合导航系统的状态方程，以激光多普勒测速仪的速度误差和惯性导航设备的速度误差的差值为观测量建立观测方程，通过Kalman滤波得到激光多普勒测速仪的安装角误差估计值和发射角误差估计值。
[0028]根据安装角误差估计值和发射角误差估计值对应补偿安装角粗标定值和发射倾角粗标定值，得到对激光多普勒测速仪的在线标定结果。
[0029]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执
行时实现以下步骤：
[0030]在预设的初始时段获取惯性导航设备的惯导数据，基于参数解析法根据惯导数据得到激光多普勒测速仪的安装角粗标定值和发射倾角粗标定值。
[0031]建立组合导航系统的状态方程，以激光多普勒测速仪的速度误差和惯性导航设备的速度误差的差值为观测量建立观测方程，通过Kalman滤波得到激光多普勒测速仪的安装角误差估计值和发射角误差估计值。组合导航系统由惯性导航设备和激光多普勒测速仪组成。
[0032]根据安装角误差估计值和发射角误差估计值对应补偿安装角粗标定值和发射倾角粗标定值，得到对激光多普勒测速仪的在线标定结果。
[0033]与现有技术相比，上述基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定方法、装置、计算机设备和存储介质，根据惯性导航设备在初期短时间内精度高的特点，在初始时段使用惯导数据、基于参数解析法对激光多普勒测速仪的安装角和发射倾角进行粗标定。随后建立组合导航系统的状态方程，以激光多普勒测速仪的速度误差和惯性导航设备的速度误差的差值为观测量建立观测方程，通过K本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于惯组的激光多普勒测速仪的在线标定方法，其特征在于，所述方法包括：在预设的初始时段获取惯性导航设备的惯导数据，基于参数解析法根据所述惯导数据得到激光多普勒测速仪的安装角粗标定值和发射倾角粗标定值；建立组合导航系统的状态方程，以所述激光多普勒测速仪的速度误差和所述惯性导航设备的速度误差的差值为观测量建立观测方程，通过Kalman滤波得到所述激光多普勒测速仪的安装角误差估计值和发射角误差估计值；所述组合导航系统由所述惯性导航设备和所述激光多普勒测速仪组成；根据所述安装角误差估计值和发射角误差估计值对应补偿所述安装角粗标定值和所述发射倾角粗标定值，得到对所述激光多普勒测速仪的在线标定结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到对所述激光多普勒测速仪的在线标定结果的步骤之后，还包括：基于所述状态方程和所述观测方程，通过Kalman滤波得到所述惯性导航设备的导航参数误差估计值；所述导航参数误差估计值包括：姿态误差估计值、速度误差估计值、位置误差估计值、陀螺零偏估计值和加表零偏估计值；根据所述导航参数误差估计值对应补偿所述惯性导航设备的导航参数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立组合导航系统的状态方程的步骤包括：建立所述惯性导航设备的纯惯性误差模型，以及建立所述激光多普勒测速仪的速度误差模型；根据所述纯惯性误差模型和所述速度误差模型，得到Kalman滤波的状态方程。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，Kalman滤波的状态方程的建立方式包括：以所述组合导航系统的姿态误差、速度误差、位置误差，所述惯性导航设备的陀螺漂移和加速度计零偏，所述激光多普勒测速仪的安装角误差和发射角误差为分量，构建状态量；基于所述状态量，以及所述惯性导航设备的陀螺噪声参数和加速度计噪声参数，构建所述K...

【专利技术属性】
技术研发人员：席崇宾，周健，王琦，聂晓明，黄荣，向志毅，陈兰剑，程吉利，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：