捷聯(lián)式慣性航姿儀校準(zhǔn)規(guī)范

本規(guī)范適用于捷聯(lián)式慣性航姿儀(以下簡稱航姿儀)和其他原理相同的捷聯(lián)姿態(tài)系統(tǒng)的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：GJB585A—1998慣性技術(shù)術(shù)語GJB1185A—2005機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通用規(guī)范凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語及定義GJB585A—1998確立的以及下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。航姿儀輸出的變化與輸入角速度變化的比值，一般用最小二乘法擬合整個輸入速率范圍內(nèi)測得的輸出與輸入數(shù)據(jù)求得。當(dāng)航姿儀輸入角速度為零時的輸出。載體北、天、東三個方向構(gòu)成右手系。繞向北的軸旋轉(zhuǎn)的角。3.4俯仰角pichangle載體北、天、東三個方向構(gòu)成右手系，繞向東的軸旋轉(zhuǎn)的角。3.5航向角hendingangle載體北、天、東三個方向構(gòu)成右手系，繞向天的軸旋轉(zhuǎn)的角。航姿儀的陀螺敏感軸與安裝軸的不正交角。航姿儀的工作原理是將加速度計和陀螺儀直接安裝在其腔體內(nèi)，然后直接固聯(lián)在載體上。計算機(jī)實時計算姿態(tài)矩陣，即四元數(shù)法計算出載體坐標(biāo)系與導(dǎo)航坐標(biāo)系之間的關(guān)系，將來自于載體固聯(lián)的加速度計測量的飛行器沿機(jī)體坐標(biāo)系軸向的加速度信息轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航坐標(biāo)系上的信息，然后從姿態(tài)矩陣的元素中提取出姿態(tài)和航向信息《詳細(xì)信息參見2誤蔥補(bǔ)靡誤蔥補(bǔ)靡最承畫航姿儀敏感角速度原理如圖2所示。地球以恒定的自轉(zhuǎn)角速度a,繞地軸旋轉(zhuǎn)。對于地球上緯度為φ的某點，在該點地航姿僅各軸輸出的數(shù)字量模型見式(1):N,,N,,N,——B,,B,,B,—三個A,·A,·A,———Y軸對X軸、Z軸的失準(zhǔn)角。();姿儀基于轉(zhuǎn)換模型經(jīng)過轉(zhuǎn)換計算后得到各軸向上輸出的角度由式(2)可知，各軸輸出的數(shù)字量為式(3);N,=A?+LA,+LmA?+B,TN,=A,+LyA,+L?A,+B,TN,=A,+LLA,+LyA,+B,TK,、K,、K,分別為航姿儀三個軸上的標(biāo)度因數(shù)。本規(guī)范中航姿儀標(biāo)度因數(shù)沿用即航向角在零輸入狀態(tài)下的輸出值，由式(3)得到X軸上航向角零偏的數(shù)學(xué)表達(dá)式見式(4):B,=(N,-A,-LA,-LmA?)/T即俯仰角在零輸入狀態(tài)下的輸出值，由式(3)得到Y(jié)軸上俯仰角零偏的數(shù)學(xué)表達(dá)式見式(5):B,=(N,-A,-LgA,-L.A,)/T即橫滾角在零輸入狀態(tài)下的輸出值。由式(3)得到Z軸上橫滾角零偏的數(shù)學(xué)表達(dá)式見式(6):B,=(N,-A,-LA,-LA,)/T5.6X軸分別對Y軸和Z軸的失準(zhǔn)角將航姿僅X軸朝天故置。分別取某一高速角速度值正、反向旋轉(zhuǎn)360°的整數(shù)倍，出的角度值得到輸出量。X軸分別對Y軸和Z軸的失準(zhǔn)角計算見式(7);L=(N,,-N-y)/2×360×nUs=2×10-1b)安裝的夾具應(yīng)具有良好的剛性，且各垂直面相互垂直度小于5”,平面度小于b)接通電源，待線性電源電流穩(wěn)定后，打開校準(zhǔn)程序，設(shè)置采樣時間間隔為1s,e)根據(jù)技術(shù)要求在角速度測量范圍內(nèi)選擇7～11個校準(zhǔn)角速率點，分別啟動單軸d)每個角速率輸入后，待單軸位置速率轉(zhuǎn)臺角速率輸出平穩(wěn)后，采集不少于20sc)斷電后，將夾具翻轉(zhuǎn)為Y軸朝上固定在單軸位置速率轉(zhuǎn)臺上，重新進(jìn)行b)～d)校準(zhǔn)步驟，得到航姿儀Y軸的數(shù)據(jù)；f)斷電后，將夾具翻轉(zhuǎn)為Z軸朝上固定在單軸位置速率轉(zhuǎn)臺上，重新進(jìn)行b)~d)校準(zhǔn)步驟，得到航姿儀Z軸的數(shù)據(jù)。N—采樣次數(shù)。轉(zhuǎn)臺靜止時校準(zhǔn)軸輸出的平均值按式(11)計算：F,—校準(zhǔn)結(jié)束時，校準(zhǔn)軸輸出第；個輸入角速度O。時航姿儀校準(zhǔn)軸輸出值按式(12)計算：F,—第j個輸入角速度d67度輸出值N;c)然后將X軸朝西，Y軸保持水平朝南，校準(zhǔn)30min并記錄其角度輸出值Natd)將航姿儀繞X軸旋轉(zhuǎn)180°,Y軸保持水平朝北，校準(zhǔn)30min并記錄其角度輸X軸零偏校準(zhǔn)結(jié)果如表2所示。2N7.2.2多位置法校準(zhǔn)多位置法在本質(zhì)上和四位置法是相同的，原理如圖4所示。在實際測量時，推薦每隔30°測量一組，每次采集20min,這樣一共得到了12組數(shù)據(jù)。具體時間和位置點數(shù)可根據(jù)等角度等間隔原則確定。7.2.3零偏校準(zhǔn)結(jié)果計算以四位置法為例。X軸的零偏按式(16)計算：B,=(Nn+Na+Nn+N,)/AXT參照上述方法。可以完成Y軸和Z軸零偏的校準(zhǔn)。7.3.1失準(zhǔn)角校準(zhǔn)方法a)航姿僅通過夾具安裝在單軸位置速率轉(zhuǎn)臺上，安裝狀態(tài)如圖5所示。b)將航姿儀X軸朝天放置，取某一高角速率值(角速率值一般根據(jù)被校準(zhǔn)航姿儀Nu2(K)=c2(F)u2(F)+c2(F?)u2(F?)+c2(Ω)a2則則8——數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的量化誤差；n,(K)=√af+w{+f=2.12×取包含因子A=2,包含概率95%,則擴(kuò)展不確定度Um=k·a,(K)=4.3×10-°。B,=(Nn+N+Nx+N,)/4×60×30Nn.N.N和N,?—航姿儀在四個位置的輸出。w2(B,)=c2(N?)u2(N,)+c2(N)u2(e2(Na)u2(N)+c2(N?)n2(N?)(A.5)1)位置速率轉(zhuǎn)臺引入的不確定度分量α?位置速率轉(zhuǎn)臺測量不確定度為α?=1.0×10-:3)u(Nn)與u(Na)、n(N)及n(N?)的不確定度是一樣的，由實驗數(shù)據(jù)得n.(B,)=√a+BE+m=2.20×10-*n2(Ly)=c2(Ny)u2(N)+c2(N-y)u2(N-m)(A.7)w.(Ly)=√ml+uf+w=5,02×10-*載體坐標(biāo)系到導(dǎo)航坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換的方向余弦矩陣T0、橫