某型惯性平台安装标校方法

为有效地提高惯性平台的维修性和互换性,给某型惯性平台设计了独特的安装及标校方式。此方法中惯性平台在安装标校时,本身不提供姿态调整的手段,而是通过带有代表惯性平台的水平及方位基准的安装检测平板作为安装标校工具。标校时,使用光学经纬仪及电子水平仪对安装检测平板上的代表惯性平台的水平及方位的光学六面体及水平基准面进行标定。以陀螺经纬仪、光学经纬仪为过渡基准,通过旋转艏向安装固定销达到将安装检测平板的光学方位基准与船体方位基准对齐的目的。以差分电子水平仪为基准,通过研磨安装固定销下垫片的厚度达到安装检测平板的水平姿态与船体基准水平平板水平姿态一致的目的。最终使用螺钉将安装固定销固紧。这样同型号的惯性平台在舰船的任意情况下将实现安装上的互换,而不需要进行二次标校。     

基于光学基准法提高倾斜船台上惯性平台水平测量精度

惯性平台安装在舰船的过程中需要将惯性平台坐标系与舰船坐标系进行对准,也就是对惯性平台进行标校。当舰船在倾斜船台上进行建造时,由船台的倾斜角度造成水平测量仪器的测量误差对标校的结果有很大影响,尤其是在测量舰船横摇角时,会由于测量仪器的摆放带来误差。为了提高倾斜船台上惯性平台的水平测量精度,在电子水平仪上设置光学基准,并通过高精度自准直经纬仪(TM5100A)对放置在基准平板及惯性平台上的电子水平仪进行方位对齐,保证其测量方位的一致性。实测结果表明:电子水平仪方位的对齐误差为2″,电子水平仪测量误差小于0.1″(计算值),从而提高了惯性平台水平测量精度。     

一种高精度捷联惯组方位引出方法

设计了捷联惯组方位基准镜安装误差的标定方法,实现了高精度的方位引出。首先,把捷联惯组固定在标准六面体内,在高精度转台上进行捷联惯组的参数标定,使捷联惯组导航坐标系与标准六面体一致;然后,在有L形靠面的水平大理石平板上,借助实验室内高精度的北向方位基准,使用经纬仪对平面镜与标准六面体之间的安装误差进行标定。通过坐标系间姿态矩阵转换,修正安装误差后,平面镜成为方位基准镜,从而实现捷联惯组的方位角引出,其均方误差不大于3″。     

基于联合基座的天文/惯性组合测量系统的静态标校方法

从联合基座出发,设计了方位基准传递系统,对天文/惯性组合测量系统进行方位标校。舰船在码头系泊状态下,在甲板坐标系内,通过简单的光学方法达到满意的标校精度。在方位基准传递系统中,通过电子经纬仪将舰船的方位基准(首尾线)传递给惯性平台,再经过光电准直仪,将方位基准传递给方位光学工装,最后经过光电准直仪将方位基准传递给天文经纬仪,完成了通过惯导平台的方位镜与方位光学工装实现了不同层甲板的方位标校。实际标校和对标校误差分析计算结果表明:总的标校精度约为5.66″,优于10″的精度要求,提高了系统安装精度。     

一种新的激光陀螺惯性测量组合标定方法

根据激光陀螺和石英加速度计的简化输出模型，推导并提出了一种新的激光陀螺惯性测量组合标定方法。该方法首先建立了一个与转台无关的机体坐标系，然后利用惯性测量组合绕6个不共面轴转动的输出值求解出激光陀螺的比例因子和安装方位；与此同时，根据6个转轴在竖直向上和竖直向下位置时的惯性测量组合输出值来确定加速度计在同一机体坐标系下的比例因子、安装方位和漂移。理论分析表明，与传统的标定方法不同，新方法对激光陀螺的标定结果受转台精度的影响较小，可以克服减震装置变形对激光陀螺标定的影响，从而实现中等精唐转合对惯性测量组合的高精唐标定。     

转台角位置基准误差对激光捷联惯导标定的影响分析

研究了利用三轴转台标定时,转台角位置基准误差对激光捷联惯导系统标定精度的影响.从理论上推导了转台角位置基准误差与激光捷联惯导系统标定结果之间的数学关系,得到以下结论:北向以及水平基准误差对陀螺仪零偏与标度因数的标定影响较小,对陀螺安装误差系数的标定影响较大,当误差角为1°时,标定误差将达到0.33×10-3 (′/s)/P;北向基准误差对加速度计标定结果的影响很小,而水平基准误差对加速度计的标定影响较大.仿真与标定实验均验证了理论分析的正确性,因此标定实验前转台的调平、对北工作是必不可少的.     

基于星体测量的惯导水平姿态标定技术

水平姿态误差标定是提高测量船惯性导航系统精度的重要手段.传统的水平精度标定一般只能在实验室或坞内等静态条件下通过高精度水平仪来实现.针对动态条件下水平作差、平台旋转及经纬仪方位俯仰信息联立求解等标定方法存在标定条件苛刻、精度相对较低等局限性,提出了一种基于星体测量的惯导水平姿态标定新技术——俯仰脱靶量求解法,推导了计算公式,并对解算精度进行了系统分析.通过惯导精度鉴定及某次试验任务的检验,其解算精度在5.8″以内,具有较高的置信度.该方法解决了惯导水平姿态动态条件下标定的技术难题,为提高惯导水平姿态精度、实战数据的事后处理以及动态条件下加速度计零位标定提供了依据,对提高航天测量船总体测量精度具有重要意义.     

激光陀螺惯性测量单元系统级标定方法

传统的分立标定方法必须依靠高精度的转台提供姿态基准,不满足带减振器的惯性测量单元(IMU)和现场标定需求.首先建立了附加约束条件的陀螺和加速度计安装坐标系数学模型,根据陀螺和加速度计的输出误差方程,从惯性导航基本误差方程出发推导了惯性测量单元的系统级误差参数标定Kalman滤波模型,该模型包含了陀螺和加速度计零偏、比例因子、安装误差在内共21维标定误差状态变量,且仅以速度解算误差为观测量.依据所建立的模型和设计的标定路径对此系统级标定方法进行了仿真,仿真结果表明,陀螺和加速度计零偏估计精度分别优于0.005°/h和0.005 mg,安装误差估计精度优于1″,比例因子误差优于1ppm,满足高精度惯导系统的标定需求.     

激光捷联惯组的双轴位置转台标定仿真

研究了利用双轴位置转台标定时，水平基准误差和北向基准误差对激光捷联惯组（LSIMU）标定精度的影响。首先建立了LSIMU标定模型和生成惯性器件信息的仿真算法，接着设计了LSIMU标定方案和数据处理方法，最后对LSIMU标定进行仿真和分析。仿真结果表明：水平基准误差为0．4’时，加速度计标定误差将达到116×10^-6；当北向基准误差大于5°时，陀螺标定误差将超过0．0001。     

一种激光陀螺惯性测量单元混合标定方法

针对采用低精度转台标定高精度激光陀螺惯性测量单元(IMU)的方法进行了研究。提出一种不依赖转台精度的静态解析与Kalman滤波估计混合的新型高精度标定方法。首先采用多位置静态解析法粗标定出IMU系统参数的低精度初始值;然后根据惯性导航算法基本误差方程,建立以IMU系统参数粗标定结果的残差为估计对象,以IMU速度误差为观测量的扩展Kalman滤波器,估计出系统参数残差,进一步修正粗标定结果。实验结果表明,该方法能够利用低精度转台获得与高精度转台相当的参数标定精度,降低了惯导系统的标定成本,满足高精度激光陀螺IMU的使用需求。