光纤陀螺捷联惯导多位置系统级标定方法

光纤陀螺捷联惯导多位置系统级标定方法

标定技术是捷联惯导系统领域的一项关键技术,本质上是一种误差补偿技术。按照观测量的不同可以分为分立式标定和系统级标定,由于前者在研究方法上比后者更加趋于成熟,因此常常采用分立式标定来确定惯组的数学模型。分立式标定依靠高精度三轴转台来进行一系列实验来得出陀螺仪与加速计模型中的各项

参数,实验步骤多、标定时间长,且标定精度受转台限制无法进一步提升。为使标定更有效率,越来越多的学者转向系统级标定方法的研究。

本文介绍了两种系统级标定的一般方法,分别是滤波法和解析法,代表了系

统级标定的两种不同思路。相较于解析法,运用滤波的方法来求解标定模型不仅原理简单,而且不涉及复杂的数学推导,精度高,标定路径编排较少。因此本课题以卡尔曼滤波为基础来进行系统级标定方案的设计。直接将惯组的待标定参数扩充到状态量中,得到的是一个30维的大系统。

为降低试验设计难度,提高滤波精度,本文对其进行降维处理。通过引入了一种基于行初等变换的可观测性分析方法,运用该方法可以直观地识别出状态方程中哪些状态独立可观测、哪些状态不可观测、哪些状态非独立可观测。基于可观测性的分析结果,在原有的状态方程中,保留独立可观测量,剔除不可观测量、合并非独立可观测量,从而达到简化系统方程,降低系统维数的目的。最后依据降维后的系统,设计出了6个静态位置与6个单轴旋转位置,并对此进行了仿真试验,仿真试验结果表明该方案具有理论可行性。

之后进行了实际转台试验,将其与分立式标定结果进行比较。通过对比四组五级海况实验的姿态变化曲线,可以清晰的看出系统级方案的补偿效果整体上优于分立式标定,故而这种基于降维后的系统级标定滤波方案具有一定的工程实践价值。