惯导平台误差快速自标定方法研究

第32卷第6期2011年6月

宇航学报

JournalofAstronautics

Vol．32JuneNo．62011

惯导平台误差快速自标定方法研究

曹

渊，张士峰，杨华波，蔡

洪

（国防科技大学航天与材料工程学院，长沙410073）

摘要：针对惯导平台误差系数标定问题提出了一种平台连续旋转条件下的误差系数自主标定方法。建立

了基于框架角动力学方程的平台连续翻滚模型，平台旋转时，系统的框架角和加速度计输出包含了陀螺仪、加速度计的全部误差。利用李导数及输出灵敏度理论全面分析了连续翻滚路径下惯导系统的可观测性。提出了一种结合传统多位置试验的平台连续翻滚自标定方案。仿真结果表明该方案可以在较短的时间内完成平台系统误差系数的高精度标定。

关键词：惯导平台；框架角；连续翻滚；自标定；可观测性中图分类号：TN957．51

文献标识码：A

1328（2011）06-1281-07文章编号：1000-DOI：10．3873/j．issn．1000-1328．2011．06．012

ResearchonRapidSelf-CalibrationMethodforInertialPlatform

CAOYuan，ZHANGShi-feng，YANGHua-bo，CAIHong

（CollegeofAerospaceandMaterialEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China）

Abstract：Anewcontinuousself-calibrationmethodispresentedtosolvetheproblemofcalibrationforinertialplatform．Thecontinuoustumblingmodelforinertialplatformisestablishedbasedongimbal-angles’dynamicsequations．Thegimbal-anglesandtheoutputsofaccelerometerscontainallerrorcoefficientsofgyroscopesandaccelerometers．ThetheoryofLiederivativeandoutputsensitivityareusedtoanalyzetheobservabilityofsystemduringcontinuoustumbling．Anewcalibrationschemeintegratedtraditionalmulti-positiontestswithcontinuoustumblingofinertialplatformispresented．Simulationresultsshowthattheproposedschemecancalibrateerrorcoefficientsrapidlywithhighaccuracy．

Keywords：Inertialplatform；Gimbal-angle；Continuoustumbling；Self-calibration；Observability

0引言

定方法，但是观测量仅为平台加速度计输出，没有充分利用平台可输出信息。此外，给出的标定方案中平台，旋转速度很低，不仅难以满足快速自标定的要求，而且过长时间的加矩可能会出现力矩系数随时这给误差系数估计增加了难度。文间变化的问题，

4－6］给出了平台多位置快速自标定方法，但是献［

引入了锁定及调平误差因素，降低了标定精度。本文建立了基于框架角动力学的平台连续翻滚模型，并在全面分析系统可观性基础上提出了一种平台连不仅可以提高误差系续翻滚自标定综合试验方案，

而且所耗时间短，可以很好地解决平台数估计精度，

系统快速自标定问题。

惯导平台系统作为航空、航天、航海等领域中制导控制系统的核心器件，其测量精度历来受到人们的关注。通过对惯导平台误差的测试与标定是现阶段有效提高其精度的重要手段。传统的惯性平台系统的测试与标定通常使用多位置翻滚方法

［1］

，平台

且引入了框架安装误框架轴不能锁定在任意位置，

差以及调平误差等难以进行标定的误差源，导致平对安装误差等的估计台误差系数的可观测性较差，进行估计的误差系数有限。精度较差，

2］3］文献［和［给出了平台连续翻滚时的自标

06-17；收稿日期：2010-01-23修回日期：2011-