三轴转台误差对光纤捷联惯组陀螺标定精度的影响.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第32卷2015年第5期文章编号：1006—1630(2015)05—0060—05三轴转台误差对光纤捷联惯组陀螺标定精度的影响胡梦纯，魏莉莉，傅长松(上海航天控制技术研究所，上海201109)摘要：研究了利用三轴转台标定时，转台不水平度、不正交度、定位精度和惯组与转台坐标系不重合度对光纤捷联惯组中陀螺标定结果的影响。基于更符合工程实际的陀螺组合标定模型，用四元数法建立了转台误差模型，推导了误差传递途径，定量分析12位置法、多速率点速率法标定编排方式下的陀螺标定误差。研究和仿真发现：陀螺零偏误差

2、基本与陀螺测量误差为同一量级，安装系数误差基本与转台不正交度与定位精度的和为同一量级。关键词：三轴转台误差；惯性测量单元；陀螺组合；标定误差中图分类号：V241．55文献标志码：AInfluenceofThree-AxisTurntableErroronGyroCalibrationAccuracyofOpticalFiberStrapdownInertialMeasurementUnitsHUMeng—chun，WEILi—li，FUChang—song(ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTec

3、hn0109y，Shanghai201109，China)Abstract：Theeffect。fthree—axisturntableerrorsoncalibrationaccuracywasstudiedinthispaper，whichwereorthogonalerror，horizontalerror，anglecontrolerror，overlaperrorofcoordinatesystembetweenturntableandinertialmeasurementunits(IMU)．Basedonthecalibr

4、ationmodelwhichwasmoreconsistentwithengineeringpractice，theerrormodelswereconstructedbymeansofquaternionandtheerrorpropagationswerederived。Thegyroscopecalibrationerrorsofthestudyshowedthatthegyroscopebiaserrorwasamounttomeasureerrorandanglecontrolerrorandgyroscopeinstall

5、errorwasamounttoorthogonalerror．Keywords：Three—axisturntableerror；Inertialmeasurementunits；Gyroscopunit；Calibrationerrors0引言捷联惯性导航系统的核心是惯性测量单元(IMU)，又称捷联惯性组合，简称捷联惯组。捷联惯组的精度直接影响导航精度，捷联惯导系统误差随时间积累，时间越长，误差就越大，这要求对正在研制和已经定型生产的惯性器件定期进行精确标定。惯组的标定是进行惯性导航的前提，目的是确定惯导系统的误差模型参数[1]。在

6、标定过程中，环境、设备等不确定性均会引起标定误差，对标定精度产生影响。尽管误差处于较小的量级水平，但在高精度运载火箭中，其影响不能忽略，需确定标定误差的大小。转台误差包括各轴的正交度、相交度、回转收稿日期：2014一07—11；修回日期：201407—31作者简介：胡梦纯(1991一)，女，硕士生，主要研究方向为光纤捷联惯组标定相关技术。精度等[2]。文献[3]分析了三轴转台误差对加速度计标定系数的影响；文献[4]推导了转台不正交度和不水平度对陀螺标度因数的影响，但未分析零偏；文献[5]对24位置法标定编排及单速率点速率法中的标定误差进

7、行分析。转台安装误差也会影响标定精度，掌握转台安装误差与标定参数间的定量关系，可为何时对转台对北和调平提供依据[6]。本文采用12位置法与多速率点速率法对陀螺标度因数、安装系数及零偏进行标定，分析了转台误差对标定结果的影响。1IMU标定模型1．1坐标系定义及转换取东一北一天地理坐标系oX。y。Z。为导航参考坐标(n系)。IMU坐标系为DX。ybZ。为惯组标定第32卷2015年第5期胡梦纯，等：三轴转台误差对光纤捷联惯组陀螺标定精度的影响参考坐标系(b系)，原点在惯组中心。转台坐标系为t系，原点在转台台面中心，转台各轴都在零位时，转台的内

8、、中、外轴分别对应转台坐标系的X、Z、y轴。标定时惯组安装在内框上，惯组安装面与内框安装面平行，若以Dx“yeZs系为标定参考坐标系，需建立各位置上角速度在b系的投影，得到陀螺标定的参考输入，可分析转台非正