專利名稱：：石英撓性加速度計組件零位偏置的標定方法
技術領域：
：本發明涉及的是一種元器件標定方法，特別是涉及一種石英撓性加速度計組件零位偏置的標定技術。
背景技術：
：在捷聯慣性導航系統中，加速度計組件作為敏感載體比力加速度的傳感器，其精度直接影響捷聯慣導系統的導航精度。石英撓性加速度計具有結構工藝簡單、成本低、可靠性高等優點。因此，由石英撓性加速度計構成的石英撓性加速度計組件被廣泛地應用于捷聯式慣性導航系統中。標定技術是一種從軟件方面提高石英撓性加速度計測量精度的方法。加速度計零位偏置是指加速度為零時，比力測量距零點的偏離，是加速度計標定實驗中一項非常重要的參數。因此，在實際系統中，為了提高導航系統的精度，利用三軸轉臺進行標定實驗，標定加速度計零位偏置，以便進行修正補償，降低加速度計零位偏置對系統帶來的不利影響。對于石英撓性加速度計組件的標定，根據觀測量的不同可以分為分立標定法和系統級標定法。分立標定直接以加速度計輸出為觀測量，用最小二乘法標定其系數。系統級標定則是利用導航誤差(姿態誤差、速度誤差以及位置誤差)作為觀測量，用濾波估計加速度計標定系數。石英撓性加速度計組件通常采用分立標定法。使用該方法時，由慣性測試轉臺提供多個轉臺位置，這樣可以給每個石英撓性加速度計提供不同的重力加速度輸入，在每一個位置采集石英撓性加速度計的輸出，此次可以標定出石英撓性加速度計的參數。通常有八位置法、十二位置法以及二十四位置法。需要標定的參數越多，則需要的測量位置越多。分立標定法有如下缺點1)、事后處理，實時性不強；2)數據量大，需要記錄的數據多，而且隨著標定參數的增加，數據量劇增，耗費時間長；3)、標定精度直接取決于測試轉臺的精度。因此，探索適合于石英撓性加速度計測量組件的新型標定方法，克服以往石英撓性加速度計組件分立標定法精度低，數據處理復雜的缺點，快速高效的標定出石英撓性加速度計組件的標定系數具有積極意義。
發明內容本發明的目的在于提供一種所需轉臺轉動次數少，標定時間短，數據處理簡單，且能有效克服環境噪聲對標定試驗的影響的石英撓性加速度計組件零位偏置的標定方法。本發明的目的是這樣實現的步驟1、將配備石英撓性加速度計組件的捷聯慣性導航系統放置于三軸位置轉臺上，石英撓性加速度計組件的X、Y、Z軸陀螺的主軸分別與轉臺的內、中、外框的自轉軸平行，捷聯慣性導航系統進行預熱；步驟2、取捷聯慣性導航系統初始位置為起始位置；操作三軸位置轉臺使捷聯慣性導航系統即石英撓性加速度計組件繞外框軸依次轉動90度、90度、90度，包括起始位置3在內分別記為位置1-4，在上述四位值分別進行粗對準和Kalman精對準，記錄每次粗對準結束后的姿態矩陣Qf(O、Qf仏)、Cpb{t,),Cpb{t4),以及每次精對準結束后北向失準角的權利要求一種石英撓性加速度計組件零位偏置的標定方法，其特征是步驟1、將配備石英撓性加速度計組件的捷聯慣性導航系統放置于三軸位置轉臺上，石英撓性加速度計組件的X、Y、Z軸陀螺的主軸分別與轉臺的內、中、外框的自轉軸平行，捷聯慣性導航系統進行預熱；步驟2、取捷聯慣性導航系統初始位置為起始位置；操作三軸位置轉臺使捷聯慣性導航系統即石英撓性加速度計組件繞外框軸依次轉動90度、90度、90度，包括起始位置在內分別記為位置14，在上述四位值分別進行粗對準和Kalman精對準，記錄每次粗對準結束后的姿態矩陣，以及每次精對準結束后北向失準角的估計值步驟3、在位置4的基礎上，操作三軸位置轉臺使捷聯慣性導航系統繞外框軸轉動90度，然后再繞中框軸轉動90度，記為位置5；在位置5的基礎上，操作三軸位置轉臺使捷聯慣性導航系統繞中框軸轉動180度，記為位置6；在位置5和位置6分別進行粗對準和Kalman精對準，記錄這兩次粗對準結束后的姿態矩陣，以及這兩次精對準結束后北向失準角的估計值步驟4、利用上述六位置kalman濾波估計出的北向失準角和，通過下式求解出石英撓性加速度組件的零位偏置和<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mo>▿</mo><mi>x</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>φ</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>3</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mover><mi>φ</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mo>▿</mo><mi>y</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>φ</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>4</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mover><mi>φ</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mo>▿</mo><mi>z</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>φ</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>6</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mover><mi>φ</mi><mo>^</mo></mover><mi>n</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>5</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></mfrac></mtd></mtr></mtable></mfenced>步驟5、估算出石英撓性加速度計零位偏置后，利用下式對加速度計組件輸出進行誤差補償<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msubsup><mi>f</mi><mi>x</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mover><mi>f</mi><mo>^</mo></mover><mi>x</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>-</mo><msub><mo>▿</mo><mi>x</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mi>f</mi><mi>y</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mover><mi>f</mi><mo>^</mo></mover><mi>y</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>-</mo><msub><mo>▿</mo><mi>y</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mi>f</mi><mi>z</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mover><mi>f</mi><mo>^</mo></mover><mi>z</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>-</mo><msub><mo>▿</mo><mi>z</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced>式中，為石英撓性加速度計組件的實際輸出，為補償后石英撓性加速度計組件的輸出。FDA0000029905950000011.tif,FDA0000029905950000012.tif,FDA0000029905950000013.tif,FDA0000029905950000014.tif,FDA0000029905950000015.tif,FDA0000029905950000016.tif,FDA0000029905950000017.tif,FDA0000029905950000018.tif,FDA0000029905950000019.tif,FDA00000299059500000110.tif,FDA00000299059500000113.tif,FDA00000299059500000114.tif全文摘要本發明涉及的是一種石英撓性加速度計組件零位偏置的標定方法。該方法是以速度誤差為觀測量的系統級標定方法。沿用原有的標定設備，所設的六位置標定方案操作簡單，標定精度高；相對以往多位置的分立標定試驗，大大縮短標定時間，降低更多位置標定時轉臺誤差引起的標定誤差，改善捷聯慣導系統導航性能。為加速度計組件提供一種實用的系統級標定方法。文檔編號G01C21/16GK101975872SQ20101052341公開日2011年2月16日申請日期2010年10月28日優先權日2010年10月28日發明者于強,唐李軍,奔粵陽,孫楓,徐博,曹通,李舉鋒,王根,胡丹,高偉申請人:哈爾濱工程大學