基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计迭代补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计迭代补偿方法。该方法利用待补偿误差系数的显著性数值(F值)，取显著性最大的误差项进行补偿并重新分离误差系数和显著性分析，直到误差模型不显著，实现完全补偿。该方法适合于已知载体姿态时加速度计误差的补偿，尤其是利用火箭橇试验结果对加速度计高阶误差系数进行补偿以提高惯性测量系统导航精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加速度计迭代补偿方法，尤其涉及一种基于火箭橇试验的惯性测 量系统加速度计误差系数迭代补偿方法，可用于进行加速度计误差补偿的场合。
技术介绍
通常的加速度计误差系数标定方法采用固定外界输入加速度的方法进行试验，而 在火箭橇试验中无法对惯性测量系统的实际运行加速度进行测量，只能够测量速度和位 置。因为外界干扰和测量误差的存在，速度的测量结果存在较大的误差，无法获得惯性测量 系统的精确速度。同样采用环境函数法进行加速度计误差系数标定时，选用速度作为外测 量比选用位置得到的误差系数值较粗略，无法得到足够高精度的标定结果。 在导航解算中进行加速度计误差系数补偿后能够得到更高精度的导航结果，但是 因为高阶误差系数只有在大过载环境下才能激发，所以目前并没有有效的惯性测量系统误 差系数特别是高阶误差系数的补偿方法。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供基于火箭橇试验的惯性测量 系统加速度计迭代补偿方法，利用显著性数值逐项对误差系数进行补偿，经过补偿后的加 速度计模型具有更高的测量精度，导航结果的精度也更高。 本专利技术的技术解决方案：基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计迭代补偿方 法，包括如下步骤： (1)在火箭橇运行过程中，利用GPS对火箭橇橇体进行外测，得到每一时刻惯性测 量系统相对于初始时刻的实际位移； (2)在火箭橇运行过程中，惯性测量系统实时采集自身的加速度和角速度，并根据 测得的加速度和角速度进行导航解算得到每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的理论 位移以及火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的姿态变换矩阵；所述火箭橇轨道坐标系 0XJA的原点为火箭橇轨道起始点，0'轴指向火箭橇橇体运动前进方向，（^轴朝上垂直 于轨道，轴在水平面内垂直于轨道，且三者满足右手准则；火箭橇橇体坐标系ox bYbzb的 原点为橇体中心，〇xb轴指向运动方向，〇Z b轴指天，0Yb轴分别与oxb、ozb轴垂直，且满足右 手准则； (3)根据每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的实际位移与理论位移计算每一 时刻惯性测量系统的遥外测误差；其中Ti时刻惯性测量系统的遥外测误差为该时刻惯性测 量系统相对于初始时刻的实际位移与理论位移的差值，i e [1，n]，n为火箭橇试验中的外 测采样点数； (4)利用每一时刻惯性测量系统的加速度和火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标 系的姿态变换矩阵计算每一时刻的位置环境函数系数向量； (5)根据惯性测量系统加速度计待补偿的误差系数以及每一时刻惯性测量系统的 遥外测误差和位置环境函数系数向量，建立位置环境函数方程S = AX，其中，S为位置误差 向量，S=[ASi AS2? ASj'ASiSTi时刻和Tg时刻遥外测误差的差值；X为加速度 计待补偿的误差系数组成的列向量；A为环境函数系数矩阵，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计迭代补偿方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在火箭橇运行过程中，利用GPS对火箭橇橇体进行外测，得到每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的实际位移；(2)在火箭橇运行过程中，惯性测量系统实时采集自身的加速度和角速度，并根据测得的加速度和角速度进行导航解算，得到每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的理论位移以及火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的姿态变换矩阵；所述火箭橇轨道坐标系OXlYlZl的原点为火箭橇轨道起始点，OXl轴指向火箭橇橇体运动前进方向，OZl轴朝上垂直于轨道，OYl轴在水平面内垂直于轨道，且三者满足右手准则；火箭橇橇体坐标系OXbYbZb的原点为橇体中心，OXb轴指向运动方向，OZb轴指天，OYb轴分别与OXb、OZb轴垂直，且满足右手准则；(3)根据每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的实际位移与理论位移计算每一时刻惯性测量系统的遥外测误差；其中Ti时刻惯性测量系统的遥外测误差为该时刻惯性测量系统相对于初始时刻的实际位移与理论位移的差值，i∈[1,n]，n为火箭橇试验中的外测采样点数；(4)利用每一时刻惯性测量系统的加速度和火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的姿态变换矩阵计算每一时刻的位置环境函数系数向量；(5)根据惯性测量系统加速度计待补偿的误差系数以及每一时刻惯性测量系统的遥外测误差和位置环境函数系数向量，建立位置环境函数方程S＝AX，其中，S为位置误差向量，S＝[ΔS1 ΔS2 … ΔSn]T，ΔSi为Ti时刻和Ti‑1时刻遥外测误差的差值；X为加速度计待补偿的误差系数组成的列向量；A为环境函数系数矩阵，A=A′1A′2...A′n,]]>A'i为按照加速度计待补偿的误差系数从Ai中选取对应项组成的行向量，Ai为Ti时刻的位置环境函数系数向量；(6)对步骤(5)得到的位置环境函数方程进行显著性检验，当该位置环境函数方程不显著时，加速度计迭代补偿结束；否则，使用最小二乘法对加速度计待补偿的误差系数进行估计，进入步骤(7)；(7)对步骤(6)中经过估计的每个误差系数进行显著性检验，当所有误差系数不全显著时，去除最不显著的误差系数，进入步骤(5)；当所有误差系数全显著时，利用显著性数值最大的误差系数对每一时刻的加速度进行修正，得到每一时刻惯性测量系统更新后的加速度，并利用更新后的加速度进行导航解算得到每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的理论位移以及火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的姿态变换矩阵，然后进入步骤(3)，直到补偿结束。...

【技术特征摘要】
1. 基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计迭代补偿方法，其特征在于包括如下步 骤： (1) 在火箭橇运行过程中，利用GPS对火箭橇橇体进行外测，得到每一时刻惯性测量系 统相对于初始时刻的实际位移； (2) 在火箭橇运行过程中，惯性测量系统实时采集自身的加速度和角速度，并根据测 得的加速度和角速度进行导航解算，得到每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的理论位 移以及火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的姿态变换矩阵；所述火箭橇轨道坐标系 OXJA的原点为火箭橇轨道起始点，轴指向火箭橇橇体运动前进方向，（^轴朝上垂直 于轨道，轴在水平面内垂直于轨道，且三者满足右手准则；火箭橇橇体坐标系〇X bYbZb的 原点为橇体中心，〇xb轴指向运动方向，〇Z b轴指天，0Yb轴分别与oxb、ozb轴垂直，且满足右 手准则； (3) 根据每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的实际位移与理论位移计算每一时刻 惯性测量系统的遥外测误差；其中?\时刻惯性测量系统的遥外测误差为该时刻惯性测量系 统相对于初始时刻的实际位移与理论位移的差值，i e [1，n]，n为火箭橇试验中的外测采 样点数； (4) 利用每一时刻惯性测量系统的加速度和火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的 姿态变换矩阵计算每一时刻的位置环境函数系数向量； (5) 根据惯性测量系统加速度计待补偿的误差系数以及每一时刻惯性测量系统的遥外 测误差和位置环境函数系数向量，建立位置环境函数方程S = ΑΧ，其中，S为位置误差向量， S = [ Λ Si Λ S2…Λ Sn]T，Λ Si为时刻和Τη时刻遥外测误差的差值；X为加速度计待 补偿的误差系数组成的列向量;Α为环境函数系数矩阵A' i为按照加速度计待 补偿的误差系数从A中选取对应项组成的行向量，化为?\时刻的位置环境函数系数向量； (6) 对步骤（5)得到的位置环境函数方程进行显著性检验，当该位置环境函数方程不 显著时，加速度计迭代补偿结束；否则，使用最小二乘法对加速度计待补偿的误差系数进行 估计，进入步骤（7); (7) 对步骤￠)中经过估计的每个误差系数进行显著性检验，当所有误差系数不全显 著时，去除最不显著的误差系数，进入步骤（5);当所有误差系数全显著时，利用显著性数 值最大的误差系数对每一时刻的加速度进行修正，得到每一时刻惯性测量系统更新后的加 速度，并利用更新后的加速度进行导航解算得到每一时刻惯性测量系统相对于初始时刻的 理论位移以及火箭橇橇体坐标系到火箭橇轨道坐标系的姿态变换矩阵，然后进入步骤（3)， 直到补偿结束。2. 根据权利要求1所述的基于火箭橇试验的惯性测量系统加速度计迭代补偿方法，其 特征在于：所述步骤（4)的实现方式为： 利用如下公式计算某时刻的位置环境函数系数向量A:其中，Ai中每行对应的误差系数依次为：加速度计零值偏差测量误差元,、标度因数测 量误差<€!、标度因数不对称性相对误差测量误差欢卜二次项误差系数κ2、奇二次项系数 误差δκ' 2、三次项误差系数Κ3、交叉耦合项系数Κ12和K13;Ri为该时刻火箭橇橇体坐标 系到轨道坐标系的姿态变换矩阵；ai、a2、a3为该时刻惯性测...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宗康，刘璠，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11