申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2022-07-15

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN115267256B

主分类号：G01P21/00

分类号：G01P21/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2022.11.18#实质审查的生效;2022.11.01#公开

摘要：本发明公开了一种加速度计组件的模观测标定方法，步骤如下：S1、建立用于构建标定模型的加速度计组件敏感轴系和加速度计组件标定正交坐标系，并构建加速度计组件的标定模型；S2、将安装有加速度计组件的惯性导航系统安装在三轴转台上，控制加速度计组件依次运动至二十四位置处，并在每个位置处采集具有相同时长的加速度计组件的实际输出结果，作为标定数据；S3、利用粒子群算法处理步骤S2的标定数据，以获得加速度计组件的最优标定参数；该方法的克服了传统的分立式标定方法受转台精度、减振器变形等误差对标定精度的影响、以及无法标定二阶非线性系数导致惯性导航系统的动态精度差的问题，有效提高惯性导航系统的导航精度，准确性、实用性佳。

主权项：1.一种加速度计组件的模观测标定方法，其特征在于，步骤如下：S1、建立用于构建标定模型的加速度计组件敏感轴系和加速度计组件标定正交坐标系，并构建加速度计组件的标定模型；其中，建立加速度计组件敏感轴系，即a系：其以加速度计组件的质心为原点O，X向加速度计敏感轴为Xa轴，Y向加速度计敏感轴为Ya轴，Z向加速度计敏感轴为Za轴；建立加速度计组件标定正交坐标系，即o系：其以加速度计组件的质心为原点O，Xo轴与a系的Xa轴一致，Yo轴在a系的Xa轴与Ya轴构成的平面中且与Ya轴相差小角度βyz，Zo轴为a系的Za轴绕Xo轴旋转小角度βzx，再绕Yo轴旋转小角度βzy；进而，加速度计组件的标定模型构建为： 式中，为加速度计组件经标定后在o系中Xo轴上的加速度分量，为加速度计组件经标定后在o系中Yo轴上的加速度分量，为加速度计组件经标定后在o系中Zo轴上的加速度分量；Nx为X向加速度计的实际输出，Ny为Y向加速度计的实际输出，Nz为Z向加速度计的实际输出；为X向加速度计的标度因数的倒数，为Y向加速度计的标度因数的倒数，为Z向加速度计的标度因数的倒数；Kx2为X向加速度计的二阶非线性系数，Ky2为Y向加速度计的二阶非线性系数，Kz2为Z向加速度计的二阶非线性系数；βyz为Y向加速度计敏感轴Ya轴绕o系Zo轴的偏转角度，βzy为Z向加速度计敏感轴Za轴绕o系Yo轴的偏转角度，βzx为Z向加速度计敏感轴Za轴绕o系Xo轴的偏转角度；为X向加速度计的零偏，为Y向加速度计的零偏，为Z向加速度计的零偏；基于加速度计组件的标定模型，βyz，βzy，βzx，Kx2，Ky2和Kz2为十二个待求取的标定参数；S2、将安装有加速度计组件的惯性导航系统安装在三轴转台上，控制加速度计组件依次运动至二十四位置处，并在每个位置处采集具有相同时长的加速度计组件的实际输出结果，作为标定数据；其中，二十四位置包括：位置No.1为：X轴指北，Y轴指东，Z轴指地；位置No.2为：X轴指北，Y轴东向偏地向45°，Z轴地向偏西向45°；位置No.3为：X轴指北，Y轴指地，Z轴指西；位置No.4为：X轴指北，Y轴地向偏西向45°，Z轴西向偏天向45°；位置No.5为：X轴指北，Y轴指西，Z轴指天；位置No.6为：X轴指北，Y轴西向偏天向45°，Z轴天向偏东向45°；位置No.7为：X轴指北，Y轴指天，Z轴指东；位置No.8为：X轴指北，Y轴天向偏东向45°，Z轴东向偏地向45°；位置No.9为：Y轴指北，Z轴指东，X轴指地；位置No.10为：Y轴指北，Z轴东向偏地向45°，X轴地向偏西向45°；位置No.11为：Y轴指北，Z轴指地，X轴指西；位置No.12为：Y轴指北，Z轴地向偏西向45°，X轴西向偏天向45°；位置No.13为：Y轴指北，Z轴指西，X轴指天；位置No.14为：Y轴指北，Z轴西向偏天向45°，X轴天向偏东向45°；位置No.15为：Y轴指北，Z轴指天，X轴指东；位置No.16为：Y轴指北，Z轴天向偏东向45°，X轴东向偏地向45°；位置No.17为：Z轴指北，X轴指东，Y轴指地；位置No.18为：Z轴指北，X轴东向偏地向45°，Y轴地向偏西向45°；位置No.19为：Z轴指北，X轴指地，Y轴指西；位置No.20为：Z轴指北，X轴地向偏西向45°，Y轴西向偏天向45°；位置No.21为：Z轴指北，X轴指西，Y轴指天；位置No.22为：Z轴指北，X轴西向偏天向45°，Y轴天向偏东向45°；位置No.23为：Z轴指北，X轴指天，Y轴指东；位置No.24为：Z轴指北，X轴天向偏东向45°，Y轴东向偏地向45°；S3、利用粒子群算法处理步骤S2的标定数据，以获得加速度计组件的最优标定参数；具体步骤包括：S301、构建与标定参数相适应的粒子群体，并规定粒子群体的更新规则；其中，粒子群体由m个粒子构成，每个粒子均为十二维向量，该十二维向量的十二个分量分别与十二个标定参数一一对应；S302、构建适应性函数并设定ej的范围；S303、将步骤S2中获得的标定数据、以及步骤S301得到的标定参数代入至加速度计组件标定模型的方程组中，解算得到方程组中的的当前数值，即S304、将步骤S303计算得到的代入S302的适应性函数中，计算ej的数值，并判断ej的数值是否符合粒子群体停止更新的准则，若符合，则停止更新，此时该粒子的十二个分量即为最优标定参数；若不符合，则根据步骤S301制定的规则对粒子群体进行更新，并重复步骤S303和步骤S304；粒子群体停止更新的准则为步骤S302中设定的ej的范围。

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