一种适用于非共面陀螺组的标定方法

摘要

一种适用于非共面陀螺组的标定方法，步骤为：(1)将陀螺组件置于转台或航天器上，控制转台或航天器绕包含非共面三个转轴的多个转轴进行匀速转动；(2)在转动过程中，利用陀螺组件的输出计算获得转台或航天器的姿态，然后利用转台框架角数据或星敏感器测量数据对计算获得的姿态进行新息修正，得到动态下各陀螺的等效常漂和修正后的转台姿态或者航天器姿态，统计得到各陀螺的等效常漂均值；(3)控制转台或者航天器恢复静止状态，利用陀螺组件的输出计算获得转台或者航天器的姿态，得到静态下各陀螺的等效常漂和修正后的转台姿态或者航天器姿态，统计得到各陀螺的等效常漂均值；(4)计算得到各陀螺的安装偏差、常漂和刻度因子误差。

主权项

一种适用于非共面陀螺组的标定方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将陀螺组件置于转台或者航天器上，所述的陀螺组件包括三个不共面的陀螺，记为陀螺i，i＝1,2,3；将转台或者航天器本体系的三个坐标轴记为x,y,z，选择包含非共面三个转轴的共P_m个转轴，记为A_P,P＝1,2,3,…,P_m，P_m≥3，令P＝1，转到步骤(2)；(2)如果P≥P_m+1，则转入步骤(3)；否则控制转台或者航天器绕A_P轴匀速转动；在转台或者航天器的转动过程中，利用陀螺组件的输出计算获得转台或者航天器的姿态及本体系三个坐标轴的转速ω_j；然后利用转台自身的框架角数据或者航天器上搭载的星敏感器的姿态测量数据对计算获得的姿态进行新息修正，得到动态下各陀螺的等效常漂b_i和修正后的转台姿态或者航天器姿态；同时，判断陀螺等效常漂稳定后，开始统计等效常漂均值和转速均值j＝x,y,z，令P＝P+1后重新执行本步骤；(3)令P＝0，控制转台或者航天器恢复静止状态；利用陀螺组件的输出计算获得转台或者航天器的姿态及本体系三个坐标轴的转速ω_j；然后利用转台自身的框架角数据或者航天器上搭载的星敏感器的姿态测量数据对计算获得的姿态进行新息修正，得到静态下各陀螺的等效常漂b_i和修正后的转台姿态或者航天器姿态；同时，判断陀螺等效常漂稳定后，开始统计等效常漂均值和转速均值(4)计算得到标定后各陀螺的安装偏差、常漂和刻度因子误差，具体为：标定后陀螺的安装列向量O_gm1，O_gm2，O_gm3O_gm1＝O_gm1/‖O_gm1‖O_gm2＝O_gm2/‖O_gm2‖O_gm3＝O_gm3/‖O_gm3‖O_gm1＝(1+M_v11)O_g1+M_v12O_g2+M_v13O_g3O_gm2＝M_v21O_g1+(1+M_v22)O_g2+M_v23O_g3O_gm3＝M_v31O_g1+M_v32O_g2+(1+M_v33)O_g3标定后陀螺的常漂b_gm1，b_gm2，b_gm3：b_gm1＝M_v14b_gm2＝M_v24b_gm3＝M_v34标定后陀螺的刻度因子误差系数${\tilde{k}}_{\mathrm{gm}1}=\left|\right|O_{\mathrm{gm}1}\left|\right|-1$${\tilde{k}}_{\mathrm{gm}2}=\left|\right|O_{\mathrm{gm}2}\left|\right|-1$${\tilde{k}}_{\mathrm{gm}3}=\left|\right|O_{\mathrm{gm}3}\left|\right|-1$M_v1，M_v2，M_v3为4×1的列向量，各向量的元素表示如下：M_v1＝[M_v11 M_v12 M_v13 M_v14]^TM_v2＝[M_v21 M_v22 M_v23 M_v24]^TM_v3＝[M_v31 M_v32 M_v33 M_v34]^T$M_{v1}={\left(H^{T}H\right)}^{-1}{H}^T{\left[\begin{array}{cccccc}{\bar{b}}_{10}& {\bar{b}}_{11}& {\bar{b}}_{12}& {\bar{b}}_{13}& ...& {\bar{b}}_{1\mathrm{Pm}}\end{array}\right]}^T$$M_{v2}={\left(H^{T}H\right)}^{-1}{H}^T{\left[\begin{array}{cccccc}{\bar{b}}_{20}& {\bar{b}}_{21}& {\bar{b}}_{22}& {\bar{b}}_{23}& ...& {\bar{b}}_{2\mathrm{Pm}}\end{array}\right]}^T$$M_{v3}={\left(H^{T}H\right)}^{-1}{H}^T{\left[\begin{array}{cccccc}{\bar{b}}_{30}& {\bar{b}}_{31}& {\bar{b}}_{32}& {\bar{b}}_{33}& ...& {\bar{b}}_{3\mathrm{Pm}}\end{array}\right]}^T$$H=\left[\begin{array}{cc}{\left({\left[\begin{array}{ccc}{O}_{g1}^T& O_{g2}^T& O_{g3}^T\end{array}\right]}^T{\left[\begin{array}{ccc}{\bar{\omega }}_{x0}& {\bar{\omega }}_{y0}& {\bar{\omega }}_{z0}\end{array}\right]}^T\right)}^T& 1\\ {\left({\left[\begin{array}{ccc}{O}_{g1}^T& O_{g2}^T& O_{g3}^T\end{array}\right]}^T{\left[\begin{array}{ccc}{\bar{\omega }}_{x1}& {\bar{\omega }}_{y1}& {\bar{\omega }}_{z1}\end{array}\right]}^T\right)}^T& 1\\ {\left({\left[\begin{array}{ccc}{O}_{g1}^T& O_{g2}^T& O_{g3}^T\end{array}\right]}^T{\left[\begin{array}{ccc}{\bar{\omega }}_{x2}& {\bar{\omega }}_{y2}& {\bar{\omega }}_{z2}\end{array}\right]}^T\right)}^T& 1\\ {\left({\left[\begin{array}{ccc}{O}_{g1}^T& O_{g2}^T& O_{g3}^T\end{array}\right]}^T{\left[\begin{array}{ccc}{\bar{\omega }}_{x3}& {\bar{\omega }}_{y3}& {\bar{\omega }}_{z3}\end{array}\right]}^T\right)}^T& 1\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ {\left({\left[\begin{array}{ccc}{O}_{g1}^T& O_{g2}^T& O_{g3}^T\end{array}\right]}^T{\left[\begin{array}{ccc}{\bar{\omega }}_{\mathrm{xPm}}& {\bar{\omega }}_{\mathrm{yPm}}& {\bar{\omega }}_{\mathrm{zPm}}\end{array}\right]}^T\right)}^T& 1\end{array}\right]$式中O_g1，O_g2，O_g3为陀螺在转台或者航天器本体系的安装列向量。