一种捷联惯导系统在线标定方法技术方案

本发明专利技术涉及一种捷联惯导系统在线标定方法，包括如下步骤：捷联惯性导航系统的初始对准、在线标定和数据写入，以两位置转停初始对准技术为支撑，通过提取姿态更新信号作为基准观测量，依靠Kalman滤波数据融合的方式，快速估计出捷联惯导系统三支陀螺的逐次启动零位偏移。有效的实现了陀螺零偏的在线自主标定，标定精度高，对载体机动方式要求低，解决了目前车载捷联惯导系统陀螺在线标定精度有限、外部信息获取困难等问题，为车载捷联导航系统陀螺在线标定提供了一种新的技术途径，为免拆装标定提供了可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导航领域，特别是涉及一种捷联惯导系统的在线标定方法。
技术介绍
捷联惯导系统是在平台式惯导系统基础上发展而来的，它是一种无框架系统，由三个陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成，由于惯性元有固定漂移率，会造成导航误差，对于车载捷联惯导系统中，陀螺等惯性器件存在逐次启动零偏重复性误差，导致每次上电启动后，会对姿态角、偏航角、速度、位置等重要导航参数引入不可忽略的零位偏移误差；同时惯性器件的固有零位误差会随时间累积，为确保惯性导航精度，需对惯导系统重新进行标定。实验室标定需频繁拆卸惯性导航系统，带来了很大的经济负担和工程实用性问题，因此惯性器件的在线自标定是亟需解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种在线自主标定，标定精度高，对载体机动方式要求低的捷联惯导系统的在线标定方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种捷联惯导系统在线标定方法，包括如下步骤：捷联惯性导航系统的初始对准、在线标定和数据写入；所述捷联惯性导航系统的初始对准包括：S1、首先将捷联惯导系统安装到发射车内，保持捷联惯导系统与发射车体朝向一致；S2、捷联惯导系统上电；S3、将捷联惯导系统转到第一位置，进行粗对准；S4、捷联惯导系统第一位置初始对准；S5、将捷联惯导系统转位180°到第二位置，进行第二位置初始对准；保存捷联惯导系统三支加速度计信息AccE、AccN、AccU和三支陀螺信息GyoE、GyoN、GyoU；惯导系统输出惯导设备朝向即车体的朝向与真北方向的夹角，即航向角ψ，车体的俯仰角θ以及车体的横滚角γ。记录这三个角度值；所述在线标定步骤为：初始化Kalman滤波器P、Q、R矩阵；以航向角ψ，车体的俯仰角θ以及车体的横滚角γ为导航初始角度，利用记录的捷联惯导系统三支加速度计信息AccE、AccN、AccU和三支陀螺信息GyoE、GyoN、GyoU进行捷联导航姿态更新解算，实时输出更新的航向角ψ1，车体的俯仰角θ1以及车体的横滚角γ1；以实时更新的航向角ψ1，车体的俯仰角θ1以及车体的横滚角γ1与航向角ψ1，车体的俯仰角θ1以及车体的横滚角γ1初始值之差作为Kalman滤波器观测量Z，观测量Z＝[z1z2z3]z1=α1-αz2=β1-βz3=γ1-γ]]>观测方程为：Z(t)＝HX(t)+V(t)其中H＝[I3×303×3]，V(t)为观测到的白噪声。取状态变量X＝[ψEψNψUεEεNεU]T，状态方程可以写成：X·=FXψ·Eψ·Nψ·Uϵ·xϵ·yϵ·z=ωiecosL00100-ωiesinL000100ωiesinL-ωiecosL001000000000000000000ψEψNψUϵxϵyϵz]]>其中，F为状态矩阵，ψE为俯仰角误差、ψN为俯仰角误差、ψU为俯仰角误差，L为当地纬度；将上述状态方程与观测方程带入Kalman滤波器解算：X＝F*X+{(F*P*F'+Q)*HT*[H*(F*P*F'+Q)*HT+R]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种捷联惯导系统在线标定方法，其特征在于，包括如下步骤：捷联惯性导航系统的初始对准、在线标定和数据写入；所述捷联惯性导航系统的初始对准包括：S1、首先将捷联惯导系统安装到发射车内，保持捷联惯导系统与发射车体朝向一致；S2、捷联惯导系统上电；S3、将捷联惯导系统转到第一位置，进行粗对准；S4、捷联惯导系统第一位置初始对准；S5、将捷联惯导系统转位180°到第二位置，进行第二位置初始对准；保存捷联惯导系统三支加速度计信息AccE、AccN、AccU和三支陀螺信息GyoE、GyoN、GyoU；惯导系统输出惯导设备朝向即车体的朝向与真北方向的夹角，即航向角ψ，车体的俯仰角θ以及车体的横滚角γ。记录这三个角度值；所述在线标定步骤为：初始化Kalman滤波器P、Q、R矩阵；以航向角ψ，车体的俯仰角θ以及车体的横滚角γ为导航初始角度，利用记录的捷联惯导系统三支加速度计信息AccE、AccN、AccU和三支陀螺信息GyoE、GyoN、GyoU进行捷联导航姿态更新解算，实时输出更新的航向角ψ1，车体的俯仰角θ1以及车体的横滚角γ1；以实时更新的航向角ψ1，车体的俯仰角θ1以及车体的横滚角γ1与航向角ψ1，车体的俯仰角θ1以及车体的横滚角γ1初始值之差作为Kalman滤波器观测量Z，观测量Z＝[z1 z2 z3]z1=α1-αz2=β1-βz3=γ1-γ]]>观测方程为：Z(t)＝HX(t)+V(t)其中H＝[I3×3 03×3]，V(t)为观测到的白噪声。取状态变量X＝[ψE ψN ψU εE εN εU]T，状态方程可以写成：X·=FX]]>ψ·Eψ·Nψ·Uϵ·xϵ·yϵ·z=ωiecos L00100-ωiesin L000100ωiesin L-ωiecos L001000000000000000000ψEψNψUϵxϵyϵz]]>其中，F为状态矩阵，ψE为俯仰角误差、ψN为俯仰角误差、ψU为俯仰角误差，L为当地纬度；将上述状态方程与观测方程带入Kalman滤波器解算：X＝F*X+{(F*P*F'+Q)*HT*[H*(F*P*F'+Q)*HT+R]}‑1*(Z‑H*F*X)P＝F*P*F'+Q‑{(F*P*F'+Q)*[H*(F*P*F'+Q)*HT+R]}‑1*[H*(F*P*F'+Q)*HT+R]*{{(F*P*F'+Q)*[H*(F*P*F'+Q)*HT+R]}‑1}T通过实时迭代更新状态变量X与P矩阵，进行滤波估计，输出实时的三支陀螺的等效零偏X[4]、X[5]、X[6]，即εx、εy、εz；所述数据写入为：三支陀螺等效零偏εx、εy、εz通过上位机标定软件写入捷联惯导主控板EEPROM中。...

【技术特征摘要】
1.一种捷联惯导系统在线标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
捷联惯性导航系统的初始对准、在线标定和数据写入；
所述捷联惯性导航系统的初始对准包括：
S1、首先将捷联惯导系统安装到发射车内，保持捷联惯导系统与发射车
体朝向一致；
S2、捷联惯导系统上电；
S3、将捷联惯导系统转到第一位置，进行粗对准；
S4、捷联惯导系统第一位置初始对准；
S5、将捷联惯导系统转位180°到第二位置，进行第二位置初始对准；
保存捷联惯导系统三支加速度计信息AccE、AccN、AccU和三支陀螺信息
GyoE、GyoN、GyoU；
惯导系统输出惯导设备朝向即车体的朝向与真北方向的夹角，即航向角
ψ，车体的俯仰角θ以及车体的横滚角γ。记录这三个角度值；
所述在线标定步骤为：
初始化Kalman滤波器P、Q、R矩阵；
以航向角ψ，车体的俯仰角θ以及车体的横滚角γ为导航初始角度，利
用记录的捷联惯导系统三支加速度计信息AccE、AccN、AccU和三支陀螺信
息GyoE、GyoN、GyoU进行捷联导航姿态更新解算，实时输出更新的航向角
ψ1，车体的俯仰角θ1以及车体的横滚角γ1；
以实时更新的航向角ψ1，车体的俯仰角θ1以及车体的横滚角γ1与航向角
ψ1，车体的俯仰角θ1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桃源，王盛，白焕旭，孙寿才，任建国，彭惠，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11