一种反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法与流程

xiaoxiao2026-07-26  31


本发明涉及安装误差标定,特别是涉及一种反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法。


背景技术:

1、惯导用于测量系统稳定平台的航向、姿态、地理位置、地理速度等导航信息并上报。在理想情况下,惯导应被安装在被测量系统稳定平台的质心位置,并且其测量轴与系统稳定平台的坐标系完全重合。然而由于实际安装的限制,惯导的测量轴与被测系统稳定平台坐标轴之间可能存在偏差。这种误差会导致惯导的测量数据与载体真实的运动状态之间存在偏差,这些偏差会随时间积累,并显著降低导航系统的精度。因而,提高惯导在系统稳定平台的安装精度已经刻不容缓。

2、传统的安装误差标定通常有两种,一种是采用模拟的方法,即通过转台模拟系统可能遇到的各种运动状态,通过对不同姿态下的惯导进行测试,以确定其安装误差;另一种是在产品实际应用之前,通过仿真技术对误差标定方法进行验证,以确保在实际应用过程中能够达到预期的精度。这两种方法在一些应用环境比较简单的场景下行之有效,但在较复杂应用场景中进行定位,模拟和仿真手段就无法准确提供安装坐标系存在的误差,导致初始误差过大,导航输出随时间增加快速发散。


技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足,本发明提供的一种反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法解决了传统安装误差在较复杂应用场景中无法准确提供安装坐标系存在的误差,导致初始误差过大,导航输出随时间增加快速发散的问题。

2、为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:一种反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法,基于导航坐标系、安装坐标系和反射镜光轴坐标系计算,所述方法包括以下步骤:

3、s1:计算导航坐标系与安装坐标系间的第一误差标校因子;

4、s2:计算安装坐标系与反射镜光轴坐标系间的第二误差标校因子;

5、s3:根据第一误差标校因子和第二误差标校因子,获得反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差矩阵,完成反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定。

6、上述方案的有益效果是:本发明提出了一种用于惯导系统及安装的反射镜光轴,可与系统进行安装基准校正,能够现场补偿系统安装误差,提高系统精度,解决了传统安装误差在较复杂应用场景中无法准确提供安装坐标系存在的误差,导致初始误差过大,导航输出随时间增加快速发散的问题。

7、进一步地,导航坐标系为惯导测量敏感轴构成的坐标系;

8、所述安装坐标系为惯导底平面和靠面基准构成的坐标系;

9、所述反射镜光轴坐标系为反射镜光轴构成的坐标系。

10、进一步地,第一误差标校因子包括惯导加计轴剩余残留误差和惯导陀螺轴剩余残留误差。

11、进一步地,惯导加计轴剩余残留误差包括:

12、z轴竖直时由于地球重力加速度激励x轴加计产生的输出为:

13、

14、其中,为位置编排为东北上的x加计输出,为位置编排为西南上的x加计输出,为位置编排为南西下的x加计输出,为位置编排为北东下的x加计输出,为x加计标度因数值;

15、

16、其中,为位置编排为上北西的x加计输出,为位置编排为上南东的x加计输出,为位置编排为下北东的x加计输出,为位置编排为下南西的x加计输出,为x加计输出均值;

17、

18、其中,为位置编排为南上西的x加计输出,为位置编排为北上东的x加计输出,为位置编排为南下东的x加计输出,为位置编排为北下西的x加计输出;

19、y轴竖直时由于地球重力加速度激励x轴加计产生的输出为:

20、

21、z轴竖直时由于地球重力加速度激励y轴加计产生的输出为:

22、

23、其中,为位置编排为东北上的y加计输出,为位置编排为西南上的y加计输出,为位置编排为南西下的y加计输出,为位置编排为北东下的y加计输出,为y加计标度因数值;

24、

25、其中,为位置编排为南上西的y加计输出,为位置编排为北上东的y加计输出,为位置编排为南下东的y加计输出,为位置编排为北下西的y加计输出,为y加计输出均值;

26、

27、其中,为位置编排为上北西的y加计输出,为位置编排为上南东的y加计输出,为位置编排为下北东的y加计输出,为位置编排为下南西的y加计输出;

28、x轴竖直时由于地球重力加速度激励y轴加计产生的输出为:

29、

30、y轴竖直时由于地球重力加速度激励z轴加计产生的输出为:

31、

32、其中,为位置编排为南上西的z加计输出,为位置编排为北上东的z加计输出,为位置编排为南下东的z加计输出,为位置编排为北下西的z加计输出,为z加计标度因数值;

33、

34、其中,为位置编排为东北上的z加计输出,为位置编排为西南上的z加计输出,为位置编排为南西下的z加计输出,为位置编排为北东下的z加计输出,为z加计输出均值;

35、

36、其中,为位置编排为上北西的z加计输出,为位置编排为上南东的z加计输出,为位置编排为下北东的z加计输出,为位置编排为下南西的z加计输出;

37、x轴竖直时由于地球重力加速度激励z轴加计产生的输出为:

38、。

39、进一步地,惯导陀螺轴剩余残留误差包括:

40、y轴朝天时30°/s输入,x轴陀螺的输出为:

41、

42、其中,为速率编排为y轴指天逆时针旋转的x陀螺输出,为速率编排为y轴指天顺时针旋转的x陀螺输出,为x陀螺标度因数值;

43、

44、其中,为速率编排为x轴指天逆时针旋转的x陀螺输出,为速率编排为x轴指天顺时针旋转的x陀螺输出;

45、z轴朝天时30°/s输入,x轴陀螺的输出为:

46、

47、其中,为速率编排为z轴指天逆时针旋转的x陀螺输出,为速率编排为z轴指天顺时针旋转的x陀螺输出;

48、z轴朝天时30°/s输入,y轴陀螺的输出为:

49、

50、其中,为速率编排为z轴指天逆时针旋转的y陀螺输出,为速率编排为z轴指天顺时针旋转的y陀螺输出,为y陀螺标度因数值;

51、

52、其中,为速率编排为y轴指天逆时针旋转的y陀螺输出,为速率编排为y轴指天顺时针旋转的y陀螺输出;

53、x轴朝天时30°/s输入,y轴陀螺的输出为:

54、

55、其中,为速率编排为x轴指天逆时针旋转的y陀螺输出,为速率编排为x轴指天顺时针旋转的y陀螺输出;

56、y轴朝天时30°/s输入,z轴陀螺的输出为:

57、

58、其中,为速率编排为y轴指天逆时针旋转的z陀螺输出,为速率编排为y轴指天顺时针旋转的z陀螺输出,为z陀螺标度因数值;

59、

60、其中,为速率编排为z轴指天逆时针旋转的z陀螺输出,为速率编排为z轴指天顺时针旋转的z陀螺输出;

61、x轴朝天时30°/s输入,z轴陀螺的输出为:

62、

63、其中,为速率编排为x轴指天逆时针旋转的z陀螺输出,为速率编排为x轴指天顺时针旋转的z陀螺输出。

64、上述进一步方案的有益效果是:通过上述技术方案,利用惯导的测量敏感轴剩余残留误差标定计算加速度计测量轴和陀螺测量轴的剩余残留误差值。

65、进一步地,s2中计算安装坐标系与反射镜光轴间的第二误差标校因子,包括以下分步骤:

66、s2-1:在惯导组件上贴装反射镜片,并标注x轴与y轴,将标准六面体工装置于x轴反射镜前方且紧贴靠面,使用平行光管测量得到安装基准面与平行光管基准线和水平面的夹角和;

67、s2-2:将标准六面体工装从x轴反射镜前方移开,使用平行光管测量得到反射镜面与平行光管基准线和水平面的夹角和;

68、s2-3:将惯导组件和标准六面体工装同时紧贴转台靠面,标准六面体工装置于y轴反射镜前方,使用平行光管测量得到安装基准面与平行光管基准线和水平面的夹角和;

69、s2-4:将标准六面体工装从y轴反射镜前方移开,使用平行光管测量得到反射镜面与平行光管基准线和水平面的夹角和,实现安装坐标系与反射镜光轴间的第二误差标校因子的计算。

70、上述进一步方案的有益效果是:通过上述技术方案,以光学坐标轴为安装基准,通过标准六面体工装传递安装基准面的方法,可直接实际测量出惯导组件安装基准面和反射镜光轴的误差角。可用于后期导航坐标系和系统安装坐标系的精准误差补偿。

71、进一步地,s3中根据第一误差标校因子和第二误差标校因子,获得反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差矩阵为:

72、。

73、上述进一步方案的有益效果是:通过上述技术方案,获得反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差矩阵,实现对反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定。


技术特征:

1.一种反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法,其特征在于,基于导航坐标系、安装坐标系和反射镜光轴坐标系计算,所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法,其特征在于,所述导航坐标系为惯导测量敏感轴构成的坐标系;

3.根据权利要求1所述的反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法,其特征在于,所述第一误差标校因子包括惯导加计轴剩余残留误差和惯导陀螺轴剩余残留误差。

4.根据权利要求3所述的反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法,其特征在于,所述惯导加计轴剩余残留误差包括:

5.根据权利要求4所述的反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法,其特征在于,所述惯导陀螺轴剩余残留误差包括:

6.根据权利要求5所述的反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法,其特征在于,所述s2中计算安装坐标系与反射镜光轴间的第二误差标校因子,包括以下分步骤:

7.根据权利要求6所述的反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法,其特征在于,所述s3中根据第一误差标校因子和第二误差标校因子,获得反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差矩阵为:


技术总结
本发明公开了一种反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定方法,涉及安装误差标定技术领域,包括以下步骤:计算导航坐标系与安装坐标系间的第一误差标校因子;计算安装坐标系与反射镜光轴坐标系间的第二误差标校因子;根据第一误差标校因子和第二误差标校因子,获得反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差矩阵,完成反射镜光轴与惯导测量敏感轴的安装误差标定。本发明解决了传统安装误差在较复杂应用场景中无法准确提供安装坐标系存在的误差,导致初始误差过大,导航输出随时间增加快速发散的问题。

技术研发人员:马光辉,杜晓强,马煜劼,康晨,孙文涛
受保护的技术使用者:西安中科华航光电科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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