一种在单轴旋转捷联惯导系统中刻度因数误差的补偿方法

摘要

本发明提供的是一种在单轴旋转捷联惯导系统中对刻度因数误差进行补偿的方法。对于单轴四位置旋转方案下的光纤捷联惯导系统，在其采集陀螺仪输出和加速度计输出的基础上，利用罗经回路原理，完成捷联惯导系统的对准过程；建立新的刻度因数误差模型，并建立含刻度因数误差的状态变量的卡尔曼滤波状态方程及以速度误差为观测量的量测方程；对刻度因数误差进行估计并补偿，消除刻度因数误差的影响。本发明对于单轴四位置旋转方案下的高精度捷联惯导系统来说，克服了在有刻度因数误差的情况下，陀螺漂移估计不准的缺点，在不提高惯性器件精度的条件下，提高了对准精度；与普通模型相比，克服了刻度因数误差不能补偿的缺点，在不增加系统成本的条件下，可以较高幅度的提高系统的精度。

主权项

1.一种在单轴旋转捷联惯导系统中刻度因数误差的补偿方法，其特征包括以下步骤：(1)光纤陀螺捷联惯导系统预热后采集光纤陀螺仪和石英挠性加速度计输出的数据。(2)根据加速度计的输出与重力加速度的关系以及陀螺仪输出与地球旋转角速率的关系初步确定此时的姿态信息(纵摇角θ，横摇角γ和航向角ψ)，完成捷联惯导系统的粗对准。(3)以粗对准给出的姿态信息作为初始值，利用罗经回路原理，建立载体坐标系b和计算地理坐标系n′之间的转换矩阵，完成捷联惯导系统的精对准。(4)建立新的刻度因数误差模型，并建立以位置误差、速度误差、失准角、加速度计零偏、陀螺漂移和刻度因数误差为状态变量的卡尔曼滤波状态方程及以速度误差为观测量的量测方程。(5)利用步骤(4)所建立的卡尔曼滤波方程，对z轴的陀螺刻度因数误差δK_z进行滤波估计。(6)将估计出的δK_z按下式进行补偿：${\omega }_{\mathrm{ib}}={\hat{\omega }}_{\mathrm{ib}}-\delta {\omega }_{\left(\mathrm{\delta K}\right)}=\frac{{\hat{\omega }}_{\mathrm{ib}}}{1+\mathrm{\delta K}}$其中，ω_ib为陀螺的理论输出值；为陀螺的实际输出值；δω_(δK)是由刻度因数误差造成的陀螺输出误差，δK为陀螺三个轴向的刻度因数误差，记为δK＝[δK_x δK_y δK_z]^T。这样刻度因数误差的影响就被补偿掉，此时陀螺输出值中已经不再包含刻度因数误差的影响。