轉(zhuǎn)臺(tái)位置誤差對(duì)光纖陀螺慣組標(biāo)定結(jié)果的影響

陳蔭 李玲 徐孔贊 張東驛

摘 要：本次研究主要借助三軸轉(zhuǎn)臺(tái)加以標(biāo)定情況下，探究轉(zhuǎn)臺(tái)的不水平度、不正交度、定位精度，與轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系不重合度針對(duì)光纖陀螺慣組標(biāo)定結(jié)果所造成的最終影響。通過在本次研究中構(gòu)建四元數(shù)法的轉(zhuǎn)臺(tái)位置誤差模型，對(duì)位置誤差的主要傳遞路徑加以推導(dǎo)，定量分析了不同位置誤差下的陀螺標(biāo)定誤差。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)陀螺的標(biāo)定結(jié)果誤差，與陀螺的零偏誤差基本屬于同等量級(jí)，安裝系數(shù)誤差與轉(zhuǎn)臺(tái)不正交度、定位精度誤差屬于同一量級(jí)。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)臺(tái)位置誤差；光纖陀螺；慣組標(biāo)定

光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在運(yùn)用之前，勢必需要經(jīng)由標(biāo)定試驗(yàn)，從而對(duì)陀螺儀器設(shè)備及加速度儀器之間的不同誤差系數(shù)加以確定，進(jìn)而在捷聯(lián)慣導(dǎo)過程中加以補(bǔ)償。通?；趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)完成標(biāo)定，加速度計(jì)以及光纖脫落則主要經(jīng)由為位置、速率轉(zhuǎn)臺(tái)完成標(biāo)定[1]。捷聯(lián)慣性組合其標(biāo)定精度，直接對(duì)導(dǎo)航的精準(zhǔn)度造成影響，隨著造成誤差的不斷累積，會(huì)出現(xiàn)愈來愈大的誤差。由此本次研究探討轉(zhuǎn)臺(tái)位置誤差對(duì)光纖陀螺慣組標(biāo)定結(jié)果的影響。

1、IMU標(biāo)定模型

1.1光纖陀螺慣組標(biāo)定模型

光纖陀螺的慣組標(biāo)定模型公式表示如下[2]：

1.2陀螺慣組標(biāo)定原理

要確保陀螺的IMU模型角速度輸入精確度，需要以高精度的轉(zhuǎn)臺(tái)角速率為基礎(chǔ)，通過比較陀螺的輸出及角速度輸入，能夠?qū)?biāo)定參數(shù)加以預(yù)估[3]。通常情況下陀螺的零偏差主要以位置標(biāo)定法為主，以速率法為主運(yùn)用于陀螺的標(biāo)度因素及安裝誤差標(biāo)定。通過將轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)為零位情況下，其內(nèi)中外框主要以南、東、天指向，安裝在內(nèi)框IMU在體系X、Y、Z軸，分別指向了北、天、冬，平行于轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)、外、中框。

2、誤差分析

2.1轉(zhuǎn)臺(tái)位置誤差分析及建模

通過轉(zhuǎn)動(dòng)四元數(shù)值及方向余弦矩陣，可以得出四元數(shù)值所對(duì)應(yīng)的方向余弦矩陣分別為：

2.2陀螺零偏

經(jīng)本次得出陀螺的零偏差傳遞公式，可以發(fā)現(xiàn)陀螺的慣組標(biāo)定結(jié)果誤差，密切相關(guān)于轉(zhuǎn)臺(tái)位置誤差，且轉(zhuǎn)臺(tái)存在的位置誤差會(huì)直接導(dǎo)致光纖脫落的慣組標(biāo)定零偏誤差，作為轉(zhuǎn)臺(tái)誤差及地球自轉(zhuǎn)角速度的乘積。

結(jié)語

通過在本次研究中探討轉(zhuǎn)臺(tái)位置誤差，針對(duì)光纖陀螺慣組標(biāo)定所造成的結(jié)果影響，采用光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的分立式標(biāo)定方法基礎(chǔ)之上，針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的位置誤差加以量化，借助轉(zhuǎn)臺(tái)不同位置誤差模型，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)位置誤差會(huì)不可避免的影響最終光纖陀螺慣組標(biāo)定結(jié)果。陀螺的標(biāo)定結(jié)果誤差，與陀螺的零偏誤差基本屬于同等量級(jí)，安裝系數(shù)誤差與轉(zhuǎn)臺(tái)不正交度、定位精度誤差屬于同一量級(jí)。

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