激光陀螺捷联惯导系统误差卡尔曼滤波标定法

"该文主要讨论了激光陀螺捷联惯导系统中惯性器件的系统级标定方法，特别是针对随机漂移误差、刻度系数误差和安装误差角的校准。文中提出了一种基于卡尔曼滤波的校准技术，通过分析六位置静基座测试数据来估计和分离各种误差参数。该方法具有操作简单、测试设备要求不高以及高精度的特点，且在仿真测试中已得到验证。" 激光陀螺捷联惯导系统（SINS）是现代导航技术中的关键组成部分，其性能很大程度上取决于惯性器件的精度。惯性器件主要包括激光陀螺和加速度计，它们的误差会直接影响系统的导航精度。在系统级标定中，主要关注的误差类型有： 1. 随机漂移误差：激光陀螺在工作过程中会出现随机性的漂移，导致导航数据的累积偏差。这种误差通常表现为时间相关的不稳定性，需要通过校准来减小。 2. 刻度系数误差：每个激光陀螺都有一个特定的刻度因子，用于将传感器输出转化为实际的旋转速率。刻度系数误差可能导致测量值与真实值之间的偏差。 3. 安装误差角：在实际安装过程中，惯性器件可能会存在微小的角度偏差，这些偏差同样会影响SINS的导航性能。 为解决这些问题，文章提出了卡尔曼滤波校准法。卡尔曼滤波是一种优化的数据融合算法，尤其适用于处理噪声和不确定性。在这个方法中，首先通过对SINS在六位置静基座上的测试数据进行降阶处理，应用卡尔曼滤波估计随机漂移误差和其他耦合误差参数。接着，通过对比不同位置测试数据的滤波结果，计算出其他惯性器件误差的校准值。 该方法的优势在于其简便性和实用性。仅需一台精度较高的手动三轴定位转台，即可完成标定过程。此外，卡尔曼滤波器对测量噪声和环境干扰具有较好的抑制能力，确保了较高的校准精度。最后，通过仿真测试，该方法的有效性和可行性得到了证实。 总结来说，激光陀螺捷联惯导系统的系统级标定是一项重要的任务，通过采用卡尔曼滤波校准法，可以有效地校准并减少惯性器件的误差，从而提高整个导航系统的稳定性和准确性。这种方法对于提升我国航天、航空以及军事领域的导航技术水平具有重要意义。