冗余结构光纤陀螺捷联惯组标定优化方法研究.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第33卷2016年增刊文章编号：1006—1630(2016)S1—0134-06冗余结构光纤陀螺捷联惯组标定优化方法研究胡梦纯L2，徐挺1’2，黄云柯1’2，贾瑞鹏L2(1．上海航天控制技术研究所上海201109；2．上海惯性工程技术研究中心，上海201109)摘要：以高精度带冗余配置的光纤惯组为对象提出了一种基于大理石平板正六面体工装的标定优化方法，包括速率法和十二住置法，该方法不依赖转台，仅通过在大理石平板上翻转正六面体完成陀螺与加速度计标度因数、零偏、安装误差的标定。对标定的精度和重复性进行试验验证，结果

2、表明：该方法标定精度与转台标定精度相当，标定结果重复性好，是一种适合工程应用简单有效的方法。关键词：冗余；光纤惯组；标定；正六面体；优化；十二位置法中图分类号：V241．59文献标志码：AOptimizationMethodforCalibrationofRedundantStructureFOGIMUHUMeng—chunl～，XUTin91一，HUANGYun-kel～，JIARui—pen91’2(1．ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTechnology，Shanghai201109，China；2．Sha

3、nghaiEngineeringResearchCenterofInertia，Shanghai201109，China)Abstract：Theoptimizedcalibrationmethodofhigh—precisionredundantstructureIMUwasintroducedwhichwasbasedonmarbleslabandcubehexahedron，includingtwelve-positionmethodandratemethod．Thismethoddidn’tneedtouseturntable，anditcoul

4、dcalibratescalefactor，zerobiasandinstallerrorsofgyroandaccelerometeronlybyrolling-overcubehexahedrononmarbleslab．Theexperimentalverificationofthecalibrateaccuracyandrepeatabilityshowedthattheaccuracywasthesameorderascalibrationmethodbasedonturntable，andthecalibrateresultwaswellre

5、peatable．Thisstudyshowedthatthemethodwassimpleandefficient，whichwasadaptedtoengineeringapplication．Keywords：Redundant；FOGIMU；Calibration；Cubehexahedron；Optimization；Twelve-positionmethod0引言惯性测量组合的标定技术是惯性导航系统研究中的一项重要技术，通过标定可准确获得惯导系统的数学模型参数，如标度因数、安装误差、零偏等。使用前必须通过标定试验确定惯组各项误差系数，并在捷联

6、惯导系统中进行补偿[1。2]。标定结果精度会影响惯组使用精度，两者成正比。随着标定精度要求越来越高，转台难以满足高精度惯组的标定要求。需研究不依赖转台，且精度高、可靠性好的标定优化方法。传统标定方法仅针对3个陀螺和3个加速度计组合而成的惯组进行标收稿日期：2016-04一10；修回日期：2016—04—15作者简介：胡梦纯(199l一)，女，硕士生，主要从事惯性技术研究。定，捷联惯组具有能实现冗余的优点，标定时也需获得冗余轴上陀螺和加速度计的相关参数才能实现冗余。文献[3—5]中提到的大理石平板正六面体工装标定方法仅针对3个陀螺、3个加速度计组合的标定，

7、无法覆盖冗余惯组中斜轴的标定参数。文献[5—7]采用的模型中交耦系数矩阵没有归一化，对角线元素为1，模型存在误差，无法完全标定出惯组安装误差。本文对冗余结构光纤惯组建立了数学模型，采用手动翻转3圈的速率法和12位置法，能标定陀螺、加速度计的标度因数、安装误差、零偏，从而优化标定方法精度，满足工程应用需求。1光纤惯组数学模型建立冗余结构光纤捷联惯组如图1所示。惯组八第33卷2016年增刊胡梦纯，等：冗余结构光纤陀螺捷联惯组标定优化方法研究表配置，即4个陀螺仪，4个加速度计。其布局除了正交的3轴上各装有1个陀螺仪和1个加速度计外，还增加了1个对角线斜轴，在斜

8、轴上安装有1个能实现冗余的陀螺仪和加速度计。惯组在使用过程中，若正交轴上的陀螺仪