惯性导航系统中加速度计标定方案设计与研究

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1惯性导航系统加速度计误差捷联惯性导航系统属于-种隐蔽性很强、自主实时待命的导航系统 ，能够提供全天候连续监控功能。但是 ，随着时间的推移 ，捷联惯性导航系统的精度会逐渐降低。而且 ，导航系统精度降低的另外-个原因就是加速度计存在误差 ，因此 ，需要对导航系统加速度计进行误差标定补偿。

目前 ，对于惯性导航系统加速度计误差补偿方法的研究较多 ，补偿方案也各不相同。例如 ：基于椭圆球对惯性导航系统加速度计误差测量的方法 ，将多个姿态测试的加速度计得出的结果全部拟合到椭圆曲面中 ，使椭圆球的具体参数进行转换之后得到加速度计的偏置度和敏感度 ；或者基于重力巢态翻滚的测试方法 ，对导航系统加速度计的输入输出量进行测量 ，加速度计误差系数的辨识是通过最小二乘发法加权的形式得到的。

但是 ，上述两种加速度计标定方法都是处于开箱状态标定 ，这种方法不但耗费大量资金成本 ，而且实际工作量很大。

加速度计误差包括两种 ，分别是随机性误差和非随机性误差。惯性导航系统加速度计的随机性误差主要是通过-阶马尔科夫过程构成 ，在实施标定的过程中，将其等效为零均值白噪声。

非随机性误差属于惯性导航系统器件的特有属性 ，能够在-段时间内保持误差不变 ，因此 ，可以采扔速度计标定方法得到其误差模型，加速度计的误差共由四部分组成 ，分别是安装误差、常值误差、测量噪声和刻度因数误差。

2惯性导航系统加速度计误差机理分析在捷联惯性导航系统中 ，包括三个加速度计和三个陀螺仪 ，均直接装配于导航飞行器表面 ，按照相关要求 ，三个输入轴与机体正交坐标系中的三个输人轴相同。但是 ，器件安装过程中是无法完全避免误差存在的 ，因此 ，使得惯性导航系统加速度计坐标系全部成为非正交坐标系～二维非正交坐标系变换成为i维非正交坐标系之后 ，可以通过利用两个参数对每个轴向的加速度计误差进行详细描述。 和 z是根据以下方法进行确定的 ：沿着 ox 向ox Y 平面作-个直面 ，得到相交线 OX。 1是nx。和两线之间 OX 的夹角 ， 是 OX。和 0x 之间的夹角 ；如同 I所示 。

由此 ，得到惯性导航系统加速度计坐标系在正交坐标系的投影 ： Xa C0S52 COS5l-Y sina4Z口COS56 sin55为 ：Y ：Xa coS52 sinalYa cOS54 COS -Za Sin56z口 -Xa sin 2 COS 4 sm a3 zdcos56 cos5由于加速度计的安装误差角全部属于小量 ，因此可以表示-。。 ]， I[YJ [YoJAC：： 1 060] ：J - Jl-2 3 l昭 [ ，K ， J上式中 ，a K )a则作为惯性导航系统加速度计的刻度系数矩阵。加速度计零偏误差指的是当对加速度计的输入比例为零时其具体输出数值。通常情况下以aa作为加速度计的常见误差 ，以 作为加速度计的测量随机噪声 Aa[ q，Va， ]叩。[叩 ，叩。 ，7啦] 。

3惯性导航系统加速度计标定补偿方案将某个标准装置确定为理想标准装置 ，以理想装置作为基准 ，在同-环境和条件下 ，对待测装置和标准装置的激励要选择相同的激励信号 ，并得到待测装置和标准装置各自的加速度输出量 ，对这些加速度输出量进行比较之后获得比较偏差 ，对加速度计误差系数的辨识通过待测装置输出值和比较偏差完成 ，将加速度计误差系数代人到模型中 ，同时对模型和装置进行激励 ，最终利用误差模型得到的输出对待测装置输出进行误差标定补偿 ，具体过程如图2所示。

整个加速度计标定补偿分为两个步骤 ，-是标定加速度计误图 1惯性导航系统加速度计安装误差T 6Y R&D差模型中的误差系图 2惯性导航系统加速度计标定补偿过程数 ；二是通过已经获得的加速度计误差模型输出对待测装置加速度计的输出进行补偿。

3.1加速度计车载激励方式(a)激鳓方式1(e)激鳓方式 3图3惯性导航系统加速度计激励方式加速度计待测装置和标准装置的安装过程如下。

3)标准装置采用 xyz坐标系 ，待测装置采用xhyhzh坐标系。

通过加速度计车载激励实验证明设置车载激励方式 ，对惯性导航系统加速度计的激励能够满足车载激励实验要求。

如冈3(a)所示 ，在水平路面上 ，车载简装导弹沿着-个(上接 第l9页 )综上所述 ，太阳能光伏系统的运行情况主要会受储能系统的影响。所以为了更好的保证太阳能光伏系统的设计 ，我们必须合理确定储能系统的设计方案。随着社会的不断发展与进步 ，飞轮储能和超导储能都将会被广泛的应用到我国光伏产业的发展中去。我们也将借助国外的新技术 ，去研制更好的储能系统 ，使它能够为我国的太阳能光伏产业所服务。

方向做加速运动或者减速运动 ，对 x轴产生车载激励 ，重力场也对加速度计 y轴产生车载激励。但是 ，z轴方向加速度计敏感量等于零。

如图3(b)所示 ，在倾斜路面上 ，将其坡度设为 ，车载简装导弹按照其路线行驶。在此种情况下 ，重力场对 X轴和Y轴产生车载激励 ，z轴方向加速度计敏感量等于零 ，如果车载筒装导弹基于激励方式 2继续行驶 ，对 x轴和 Y轴产生的激励不同。

如图3(b)所示 ，在倾斜路面上 ，将其坡度设为 ，车载简装导弹按照其路线行驶。重力场对X轴和 Y轴产生车载激励 ，X轴方向加速度计敏感量等于零。

3.2加速度计标定实施与仿真上述文章中提到 ，车载激励方式分为 种 ，采用这i种车载激励方式分别对惯性导航系统加速度计进行激励。采颧外实验的方式 ，通过选择不同的路面坡度 ，车载筒装导弹以不同的速度在不同坡度路面上行驶 ，再将这些车载激励方式进行组合 ，从而获得不同的车载激励方式。与此同时 ，采集待测装置和标准装置的加速度计输出数值 ，以此得到更多组合的加速度计输出数值 ，当具有相同时刻时 ，比较待测装置和标准装置加速度输出数值 ，从而能够得到正确的惯性导航系统待测装置加速度计的误差数值。

本文对车载筒装导弹沿着不同路面坡度激励进行了仿真实验 ，假设惯性导航系统已经完成初始对准 ，当重力加速度为g9.803m/S 时 ，对加速度计进行标定补偿之前 ，惯性导航系统待测装置加速度计输出误差值数较大 ，但是经过加速度计标定补偿之后 ，精度提升比较明显 ，因此证明了本文提出的加速度计标定方案切实可行。

4 结论综上所述 ，在分析了不开箱车载筒装导弹加速度计标定方法背景下 ，提出了-种开箱惯性导航系统加速度计误差标定方案 ，设计了详细车载激励方式和的标定补偿方案 ，通过仿真实验能够发现 ，本文采用的惯性导航系统加速度计标定补偿方案是行之有效的，而且，这种补偿方案在工程安装是比较容易实现，真正提高了惯性导航系统的测量精度。