本发明专利技术公开了一种挠性陀螺仪静态漂移零次和一次加速度相关项误差模型最优位置标定方法，是采用Ｄ－最优试验设计方法获得最优的测试位置。本发明专利技术在最优空间正交十二位置下对获得的最优空间正交十二位置漂移系数与挠性陀螺静态误差补偿模型Ｇ０进行的测量值补偿有效地提高了挠性陀螺仪的输出。在惯导测试中心挠性陀螺测试过程中分别采用传统八位置方法、全空间正交二十四位置和最优空间正交十二位置方法得到的漂移系数。由陀螺测量值剩余平方和可见，利用挠性陀螺仪最优空间正交十二位置试验设计方法求解的漂移系数进行补偿后的结果较传统八位置方法提高了４～５倍，较全空间正交二十四位置试验方法精度有所提高并且测试时间缩短了一半。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种对挠性陀螺仪静态漂移误差模型的标定方法，更特别地说，是指一种采用D-最优试验设计方法确定出DTGs-AID-ADD模型最优位置的标定方法。
技术介绍
陀螺技术不但在军事、航空、航天领域发挥着巨大作用，在国民经济的其他领域中也获得广泛应用，为国民经济的发展发挥着重要作用。陀螺测试是陀螺生产和应用中的保障措施，测试精度的高低直接影响到陀螺技术的发展速度。 挠性陀螺仪是一种双自由度的陀螺仪，因其在精度、体积、成本和可靠性等方面的优势而广泛应用在各种导航、制导与控制系统中。然而在实际应用中，挠性陀螺仪的角速度测量值中存在着由于各种干扰力矩产生的漂移误差，这些漂移误差一般由静态漂移误差、动态漂移误差和随机漂移误差组成，其中由线运动引起的静态漂移误差是挠性陀螺漂移误差的主要部分，也是挠性惯导系统误差的主要因素。由于在挠性陀螺静态漂移误差模型中，与加速度零次和加速度一次方有关的漂移误差项为静态漂移误差的主要部分，一般可以忽略与加速度二次方有关的误差项而得到静态漂移零次和一次加速度相关项误差模型，该模型简称为DTGs-AID-ADD模型。在该DTGs-AID-ADD模型中与加速度无关的漂移系数称为加速度零次项漂移系数，与加速度有关的漂移系数称为加速度一次项漂移系数。 目前，对DTGs-AID-ADD模型的测试方法主要有两种1)采用IEEE Std813-1988或国军标中规定的传统八位置试验方法进行测试；2)采用全空间正交二十四位置试验方法进行测试。但是，上述两种方法存在以下问题 第一、传统八位置试验方法所得到的DTGs-AID-ADD模型中的一次项漂移系数准确度不高，从而使得用该方法估计得到的漂移系数进行挠性陀螺静态漂移误差补偿后，陀螺测量精度不能显著地提高。 第二、虽然采用全空间正交二十四位置试验方法估计所得到的DTGs-AID-ADD模型中的一次项漂移系数与传统八位置试验方法相比，其精度得到了提高，但此估计结果中的一次项漂移系数并不是最优的，此外，该方法的试验过程用时长、数据处理工作量较大，试验成本较高。 第三、传统八位置和全空间正交二十四位置试验方法并不是最优的试验方法，从而得到的漂移系数也并非为最优的。随着对导航及制导系统精度要求和测试效率以及试验成本要求的不断提高，需要进一步研究DTGs-AID-ADD模型标定方法，以省时省力地得到精度更高的DTGs-AID-ADD模型，从而有效的提高导航精度。
技术实现思路
为了能够高效且准确地得到用于挠性陀螺仪误差补偿，以及提高导航精度的DTGs-AID-ADD模型中的最优漂移系数，本专利技术提出了一种适用于DTGs-AID-ADD模型的最优位置标定方法。按照专利技术中提出的最优位置进行挠性陀螺位置实验可得到DTGs-AID-ADD模型中的最优漂移系数。 本专利技术根据最优试验理论，DTGs-AID-ADD模型的最优试验位置个数应在六个位置数到二十一个位置数之间。要通过陀螺仪位置实验得到DTGs-AID-ADD模型的准确度最好、最优的漂移系数，并不是用于测试的位置数越多所得的漂移系数准确度越高，更不是用于测试的位置数越少所得的漂移系数越优，而是根据一定的试验设计准侧在六个位置数和二十一个位置数之间确定一个最优的试验方法，本专利技术采用D-最优试验设计方法确定出了DTGs-AID-ADD模型的最优位置标定方法，通过该最优的试验位置进行测试，既减少了试验时间、降低了测试成本，又使得所得的漂移系数最接近真实值。 本专利技术的一种，是将挠性陀螺仪安装在三轴位置速率转台上，挠性陀螺仪与数据采集设备相连，数据采集设备与计算机相连；所述计算机内安装有位置测量软件；DTGs-AID-ADD最优位置的标定包括有下列标定执行步骤 第一步确定最优位置 DTGs-AID-ADD模型测试的最优试验位置采用D-最优试验设计方法获得； D-最优试验设计方法是指用于DTGs-AID-ADD模型测试的最优试验位置由D-最优设计准则得到，所谓D-最优设计准则是指使试验点信息矩阵的行列式达到极大值； D-最优试验设计方法首先将DTGs-AID-ADD模型测试的试验位置个数初始化为6，根据D-最优设计准则进行6最优位置试验设计，得到并记录基于DTGs-AID-ADD模型的6最优位置和相应的信息阵行列式，然后依次增加测试的试验位置个数至24，确定出6～24位置个数下的信息阵行列式和相应的最优试验位置，最后获得试验位置个数n＝6～24中信息矩阵行列式最大时所对应的试验位置根据D-最优准则该试验位置即为最优实验位置；通过D-最优试验设计方法确定出DTGs-AID-ADD模型的最优试验位置数为十二个位置，其对应的实验位置就是最优实验位置即空间正交十二个位置； 第二步标定空间正交十二位置方位 第一位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为0度； 第二位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为180度，φ为0度； 第三位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为180度，γ为0度，φ为-90度； 第四位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为90度； 第五位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为180度，γ为0度，φ为0度； 第六位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为180度； 第七位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为-90度； 第八位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为180度，γ为0度，φ为90度； 第九位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为180度，γ为-90度，φ为0度； 第十位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为-90度，φ为0度； 第十一位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为-90度，γ为90度，φ为0度； 第十二位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为90度，γ为90度，φ为0度。 第三步获取漂移系数 (A)对传统八位置下的数据进行DTGs-AID-ADD模型的基于最小二乘法解析获得传统八位置漂移系数； (B)对全空间正交二十四位置下的数据进行DTGs-AID-ADD模型的基于最小二乘法解析获得全空间正交二十四位置漂移系数； (C)对空间正交十二位置下的数据进行DTGs-AID-ADD模型的基于最小二乘法解析获得空间正交十二位置漂移系数； 所述DTGs-AID-ADD模型为 其中， U0＝U1×D(X)F+U2×D(Y)F，V0＝V1×D(X)F+V2×D(Y)F， U3＝U1×D(X)X+U2×D(Y)X，U4＝U1×D(X)Y+U2×D(Y)Y， V3＝V1×D(X)X+V2×D(Y)X，V4＝V1×D(X)Y+V2×D(Y)Y， U5＝U1×D(X)Z+U2×D(Y)Z，V5＝V1×D(X)Z+V2×D(Y)Z， 第四步对空间正交十二位置方位的测量值进行补偿 利用挠性陀螺静态误差补偿模型G0与空间正交十二位本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种挠性陀螺仪静态漂移零次和一次加速度相关项误差模型最优位置标定方法，是将挠性陀螺仪安装在三轴位置速率转台上，挠性陀螺仪与数据采集设备相连，数据采集设备与计算机相连；所述计算机内安装有位置测量软件；其特征在于：挠性陀螺仪静态漂移零次和一次加速度相关项误差模型ＤＴＧｓ－ＡＩＤ－ＡＤＤ最优位置的标定包括有下列标定执行步骤：第一步：确定最优位置ＤＴＧｓ－ＡＩＤ－ＡＤＤ模型测试的最优试验位置采用Ｄ－最优试验设计方法获得；Ｄ－最优试验设计方法是指用于ＤＴＧｓ－ＡＩＤ－ＡＤＤ模型测试的最－ＡＩＤ－ＡＤＤ模型的基于最小二乘法解析获得全空间正交二十四位置漂移系数；（Ｃ）对空间正交十二位置下的数据进行ＤＴＧｓ－ＡＩＤ－ＡＤＤ模型的基于最小二乘法解析获得空间正交十二位置漂移系数；所述ＤＴＧｓ－ＡＩＤ－ＡＤＤ模型为ＤＴＧｓ－ＡＩＤ－ＡＤＤ＝＊＊＊其中，Ｕ↓［１］＝ｃｏｓ（ε＋ξ）／（ＳＦ）↓［Ｙ］ｃｏｓξ，Ｕ↓［２］＝ｓｉｎ（ε＋ξ）／（ＳＦ）↓［Ｙ］ｃｏｓξ，Ｖ↓［１］＝－ｓｉｎε／（ＳＦ）↓［Ｘ］ｃｏｓξ，Ｖ↓［２］＝ｃｏｓε／（ＳＦ）↓［Ｘ］ｃｏｓξ，Ｕ↓［０］＝Ｕ↓［１］×Ｄ（Ｘ）Ｆ＋Ｕ↓［２］×Ｄ（Ｙ）↓［Ｆ］，Ｖ↓［０］＝Ｖ↓［１］×Ｄ（Ｘ）↓［Ｆ］＋Ｖ↓［２］×Ｄ（Ｙ）↓［Ｆ］，Ｕ↓［３］＝Ｕ↓［１］×Ｄ（Ｘ）↓［Ｘ］＋Ｕ↓［２］×Ｄ（Ｙ）↓［Ｘ］，Ｕ↓［４］＝Ｕ↓［１］×Ｄ（Ｘ）↓［Ｙ］＋Ｕ↓［２］×Ｄ（Ｙ）↓［Ｙ］，Ｖ↓［３］＝Ｖ↓［１］×Ｄ（Ｘ）↓［Ｘ］＋Ｖ↓［２］×Ｄ（Ｙ）↓［Ｘ］，Ｖ↓［４］＝Ｖ↓［１］×Ｄ（Ｘ）↓［Ｙ］＋Ｖ↓［２］×Ｄ（Ｙ）↓［Ｙ］，Ｕ↓［５］＝Ｕ↓［１］×Ｄ（Ｘ）↓［Ｚ］＋Ｕ↓［２］×Ｄ（Ｙ）↓［Ｚ］，Ｖ↓［５］＝Ｖ↓［１］×Ｄ（Ｘ）↓［Ｚ］＋Ｖ↓［２］×Ｄ（Ｙ）↓［Ｚ］，式中：ｉ↓［ｘ］表示挠性陀螺仪Ｘ测量轴的力矩器电流所对应的脉冲数，ｉ↓［ｙ］表示挠性陀螺仪Ｙ测量轴的力矩器电流所对应的脉冲数，ω↓［Ｘ］表示地球自转角速度在挠性陀螺仪Ｘ测量轴上的分量，ω↓［Ｙ］表示地球自转角速度在挠性陀螺仪Ｙ测量轴上的分量，ａ↓［Ｘ］表示挠性陀螺仪Ｘ测量轴上的加速度分量，ａ↓［Ｙ］表示挠性陀螺仪Ｙ测量轴上的加速度分量，ａ↓［Ｚ］表示挠性陀螺仪Ｚ自转轴上的加速度分量，（ＳＦ）↓［Ｘ］表示挠性陀螺仪Ｘ测量轴的力矩器刻度系数，（ＳＦ）↓［Ｙ］表示挠性陀螺仪Ｙ测量轴的力矩器刻度系数，ε表示挠性陀螺仪的力矩器Ｘ轴...
【技术特征摘要】
1.一种挠性陀螺仪静态漂移零次和一次加速度相关项误差模型最优位置标定方法，是将挠性陀螺仪安装在三轴位置速率转台上，挠性陀螺仪与数据采集设备相连，数据采集设备与计算机相连；所述计算机内安装有位置测量软件；其特征在于挠性陀螺仪静态漂移零次和一次加速度相关项误差模型DTGs-AID-ADD最优位置的标定包括有下列标定执行步骤第一步确定最优位置DTGs-AID-ADD模型测试的最优试验位置采用D-最优试验设计方法获得；D-最优试验设计方法是指用于DTGs-AID-ADD模型测试的最优试验位置由D-最优设计准则得到，所谓D-最优设计准则是指使试验点信息矩阵的行列式达到极大值；D-最优试验设计方法首先将DTGs-AID-ADD模型测试的试验位置个数初始化为6，根据D-最优设计准则进行6最优位置试验设计，得到并记录基于DTGs-AID-ADD模型的6最优位置和相应的信息阵行列式，然后依次增加测试的试验位置个数至24，确定出6～24位置个数下的信息阵行列式和相应的最优试验位置，最后获得试验位置个数n＝6～24中信息矩阵行列式最大时所对应的试验位置根据D-最优准则该试验位置即为最优实验位置；通过D-最优试验设计方法确定出DTGs-AID-ADD模型的最优试验位置数为十二个位置，其对应的实验位置就是最优实验位置即空间正交十二个位置；第二步标定空间正交十二位置方位第一位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为0度；第二位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为180度，φ为0度；第三位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为180度，γ为0度，φ为-90度；第四位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为90度；第五位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为180度，γ为0度，φ为0度；第六位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为180度；第七位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为-90度；第八位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为180度，γ为0度，φ为90度；第九位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为180度，γ为-90度，φ为0度；第十位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为0度，γ为-90度，φ为0度；第十一位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为-90度，γ为90度，φ为0度；第十二位置挠性陀螺仪从初始安装坐标系(天北西)旋转角度θ为90度，γ为90度，φ为0度。第三步获取漂移系数(A)对传统八位置下的数据进行DTGs-AID-ADD模型的基于最小二乘法解析获得传统八...
【专利技术属性】
技术研发人员：富立，王新玲，刘文丽，王玲玲，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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