第10讲-捷联惯导系统标定(授课)

§1捷联惯导标定概述§2速率标定方法§3位置标定方法第12讲捷联惯导系统标定技术第12讲-1.捷联惯导标定概况提高捷联惯导系统精度的关键技术：1.惯性仪表技术2.惯性仪表误差补偿技术3.初始对准技术惯性仪表技术（更高性能指标的惯性元器件，以陀螺仪为例）惯导系统陀螺仪的性能指标用精度、可靠性、环境适应性及使用要求等衡量。精度通常用漂移和分辨率来表示：漂移：当陀螺仪输入为零时，其输出不为零，不为零的数值等效有一个输入量的作用，把该输入量成为漂移。分辨率：系指最小感量，为引起陀螺仪输出的最小输入量，反映陀螺的敏感度。可靠性：以一定的概率能保持正常工作时间，即通常所指的平均无故障时间（MTBF）。这一指标往往由使用对象的战术技术性能给出要求。环境适应性：适应环境的性能，即应给出在电源波动、温度湿度变化、振动、冲击、电磁及复杂运动状态下对灵敏度及漂移的影响。使用要求：根据使用对象的不同，提出不同性能指标要求。表示陀螺仪性能的其它方法？（误差模型）第12讲-1.捷联惯导标定概况陀螺仪误差模型：（怎么办？）静态数学模型：在线运动环境中，陀螺仪的输出与加速度之间的依赖关系。ippipsspsiispppsssiiippssiidaaaaaaaaaaaa222021234567822910111213xxyzxyzxyzxyyzzxxAAAAAAAAAAAAA动态数学模型：在角运动环境中，陀螺仪的输出与运载体角速度和角加速度之间的依赖关系。随机数学模型：陀螺仪的随机漂移描述，随时间不定变化。第12讲-1.捷联惯导标定概况惯性仪表误差补偿技术1.陀螺测漂；2.综合校准；3.陀螺监控；4.组合滤波；5.系统标定；6.………针对惯性仪表的误差，应该怎么办？1.改进器件性能，减小其误差项；2.进行误差补偿，提高系统精度。标定技术是惯性仪表误差补偿技术的一种，其理论基础是系统辨识，其目的是确定惯性仪表和惯导系统的数学模型或误差数学模型的参数。在完成标定后，就可以在实际的应用环境中对惯器件的输出进行补偿，以此提高系统的精度。第12讲-1.捷联惯导标定概况)()()(1peppietbbibpeppiebtbibpipbtbibbipbibbpbTTT标定的必要性：要求：（1）的三轴分量、、必须是相互正交；bibbibxbibybibz第12讲-1.捷联惯导标定概况（3）的标准单位是rad/s。bib（2）的三轴分量、、与运载体相对于惯性空间的旋转角速率相同；bibbibxbibybibz问题1：不正交安装误差问题2：角速率不相等零偏问题3：单位不标准标度系数第12讲-1.捷联惯导标定概况bxbyoaxayyxV陀螺仪模型：000zygzxxgzyzgzgzyzgyxxgyzygygyxzgxyygxzxgxgxDEEKNDEEKNDEEKN加速度计模型：zzzyazxxazyzgzgzyyyzayxxayzygygyxxxzaxyyaxzxaxaxKAKAEAEAKNKAKAEAEAKNKAKAEAEAKN022022022第12讲-1.捷联惯导标定概况陀螺标度因数和安装误差标定sin0cos1000cossin0sincos111ieiezyxtttt(a)倾角回转误差：±2''内-中框回转轴线垂直度：±2''定位精度：±3''位置控制分辨率：0.0001°位置重复精度：±1''速率分辨率：0.0001°/sZ第12讲-2.速率标定方法XYZO计算结果:第12讲-2.速率标定方法0sincoscos0sin010sin0cos222ieiezyxtttt(b)cos0sincossin0sincos0001333ieiezyxtttt(c)xygxgxEgNKN21yxgygyEgNKN21gzgzgyEgNKN21ZXYOYZXO速率标定结果:)2()2()2(123NNKNNKNNKgzgzgygygxgx132332122131zzgzyyygyzxxgxzzzgzxyygyxxxgxyNNENNENNENNENNENNE第12讲-2.速率标定方法速率实验只完成了陀螺标度系数和安装误差的测定，陀螺仪零位、加速度计的标度系数、加速度计安装误差等参数怎么办？第12讲-2.位置标定方法X(北)Y(西)Z(天)OYZOYZOYZOYZOYZOYZOYZOYZO第12讲-2.位置标定方法计算结果:241024102410))()()()((241))()()()((241))()()()((241izgzxygzyxgzgzzigyxzygyzxgygyyigxyzgxzyxgxgxxiEiEiKiNDEiiEiKiNDEiEiiKiND)8()4()3()2()1()24()24()24()24(1)2()2()2()2(1)1()1()1()1(1)24()2()1(73210222VVVVVAAAAAAAAAAAAAAAAANNNzzyxzzyxzzyxaxaxax