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激光陀螺捷联惯导系统多位置系统级标定方法

石文峰,  王省书,  郑佳兴,  战德军,  王以忠

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石文峰, 王省书, 郑佳兴, 战德军, 王以忠. 激光陀螺捷联惯导系统多位置系统级标定方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1106004-1106004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1106004
引用本文: 石文峰, 王省书, 郑佳兴, 战德军, 王以忠. 激光陀螺捷联惯导系统多位置系统级标定方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1106004-1106004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1106004
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Shi Wenfeng, Wang Xingshu, Zheng Jiaxing, Zhan Dejun, Wang Yizhong. Mult-position systematic calibration method for RLG-SINS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1106004-1106004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1106004
Citation: Shi Wenfeng, Wang Xingshu, Zheng Jiaxing, Zhan Dejun, Wang Yizhong. Mult-position systematic calibration method for RLG-SINS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1106004-1106004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1106004
shu

激光陀螺捷联惯导系统多位置系统级标定方法

doi: 10.3788/IRLA201645.1106004
  • 1.

    国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073;

  • 2.

    71345部队,湖南 长沙 410073

基金项目: 

国家自然科学基金（61275002）

详细信息
    作者简介:

    石文峰(1988-),男,硕士生,主要从事光电仪器与测控技术方面的研究。Email:swf_moses@163.com

  • 中图分类号: U666.1

Mult-position systematic calibration method for RLG-SINS

  • 1.

    College of Opt-electronic Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;

  • 2.

    Unit 71345 of PLA,Changsha 410073,China

  • 摘要: 捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响，需在使用之前进行精确地标定和补偿。为了更加有效地标定误差，设计了一种10位置系统级标定的方法。利用简化的误差模型和速度误差变化率方程，建立了所有误差参数与导航误差之间的线性关系。通过设计的10位置连续旋转方案对由各项误差参数引起的速度误差进行充分激励，利用所得数据进行卡尔曼滤波，计算出包括陀螺仪和加速度计的零偏、标度因数误差、安装误差以及加速度计二次项误差等24个误差参数。仿真得到陀螺零偏误差优于0.000 75（）/h，加速度计零偏误差优于g，陀螺和加速度计的安装角误差优于1.5，标度因数误差优于2 ppm（1 ppm=10-6）系统，加速度计二次项误差优于0.1510-6 s2/m。另通过3组实验验证了重复性，证明了该方法确实有效。
    Abstract: The accuracy of strapdown inertial navigation system (SINS) is affected by many error parameters. So it should be calibrated and compensated before put into service. For calibrating error parameters more efficiently, a te-position systematic calibration method was designed. Firstly, through a simplified error parameter model and the equation of velocity error gradient, linear relationships between navigation errors and all error parameters were established. Secondly, because of the velocity error through designed te-position consecutive rotation plan, the data of gyros and accelerometers were used to calculate all twent-four error parameters using Kalman filtering method. In addition, this method was simple and feasible. Through the simulation, gyro bias errors are lower than 0.000 75 ()/h; accelerometer bias errors are within 5g; installation angle errors of gyros and accelerometers are better than 1.5, scale errors are better than 2 ppm, accelerometer quadratic term is better than 0.1510-6 s2/m. Through three groups of experiments, the repeatability of the method is verified, and the method is proved useful.
  • [1] Yang Xiaoxia, Huang Yi. Observability analysis for error states of SINS under outer field conditions[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2008, 16(6):657-664. (in Chinese)杨晓霞, 黄一. 外场标定条件下捷联惯导系统误差状态可观测性分析[J]. 中国惯性技术学报, 2008, 16(6):657-664.
    [2] Savage P G. Strapdown Analytics[M]. Maple Plain, Minnesota:Strapdown Associates, Inc, 2007.
    [3] Xie Bo, Qin Yongyuan, Wan Yanhui. Multiposition calibration method of laser gyro SINS[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2011, 19(2):157-162, 169. (in Chinese)谢波, 秦永元, 万彦辉. 激光陀螺捷联惯导系统多位置标定方法[J]. 中国惯性技术学报, 2011, 19(2):157-162, 169.
    [4] Wu Saicheng. Research on key technology of high-precision attitude measurement system with ring laser gyroscope[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2011. (in Chinese)吴赛成. 船用高精度激光陀螺姿态测量系统关键技术研究[D]. 长沙:国防科学技术大学, 2011.
    [5] Jiang Qiyuan, Tang Jianxun, Han Songlai, et al. Systematic calibration method based on 36-dimension Kalman filter for laser gyro SINS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(5):1579-1586. (in Chinese)江奇渊, 汤建勋, 韩松来, 等. 36维Kalman滤波的激光陀螺捷联惯导系统级标定方法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(5):1579-1586.
    [6] Zhang Hongliang. Research on error parameters estimation for High-precision RLG-SINS[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2010. (in Chinese)张红良. 陆用高精度激光陀螺捷联惯导系统误差参数估计方法研究[D]. 长沙:国防科学技术大学, 2010.
    [7] Wei Guo. Research on some key technologies for double-axis rotation inertial navigation system with mechanically dithered ring laser gyroscope[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2013. (in Chinese)魏国. 二频机抖激光陀螺双轴旋转惯性导航系统若干关键技术研究[D]. 长沙:国防科学技术大学, 2013.
    [8] Jia Jichao, Qin Yongyuan, Zhang Bo, et al. New fast systematic calibration method for RLG-SINS[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2014, 22(1):23-25. (in Chinese)贾继超, 秦永元, 张波, 等. 激光陀螺捷联惯导系统外场快速标定新方法[J]. 中国惯性技术学报, 2014, 22(1):23-25.
    [9] Yu Hailong, Lv Xinming, Tang Jianxun, et al. Establishment and analysis of high-order error model of laser gyro SINS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(9):2375-2379. (in Chinese)于海龙, 吕信明, 汤建勋, 等. 激光捷联惯导系统高阶误差模型的建立与分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(9):2375-2379.
    [10] Chu Hairong, Duan Zhen, Jia Hongguang, et al. Error model and simulation of strapdown inertial navigation system[J]. Optics and Precision Engineering, 2009, 17(11):2779-2785. (in Chinese)储海荣, 段镇, 贾宏光, 等. 捷联惯导系统的误差模型与仿真[J]. 光学精密工程, 2009, 17(11):2779-2785.
    [11] Du Hailong, Zhang Ronghui, Liu Ping, et al. Realization of attitude algorithm module in strapdown inertial guidance system[J]. Optics and Precision Engineering, 2008, 16(10):1956-1962. (in Chinese)杜海龙, 张荣辉, 刘平, 等. 捷联惯导系统姿态解算模块的实现[J]. 光学精密工程, 2008, 16(10):1956-1962.
    [12] Zhang H, Wu Y, Wu M. A multi-position calibration algorithm for inertial measurement units[Z]. Honolulu, Hawaii:2008.
  • [1] 艾双哲, 段发阶, 李杰, 吴凌昊, 王霄枫.  形心匹配优化下的狭长空间近距离轨迹测量系统 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220574-1-20220574-13. doi: 10.3788/IRLA20220574
    [2] 董全睿, 王伟国, 陈飞, 陈涛, 张振东, 刘廷霞.  基于自适应卡尔曼算法的单探测器解耦控制技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210375-1-20210375-8. doi: 10.3788/IRLA20210375
    [3] 王子超, 范会迎, 谢元平, 罗晖, 于旭东.  捷联惯导系统复杂误差参数系统级标定方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210499-1-20210499-11. doi: 10.3788/IRLA20210499
    [4] 方宇超, 李梦雪, 车英.  基于自抗扰控制的光电平台视轴稳定技术研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 317005-0317005(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0317005
    [5] 董春梅, 任顺清, 陈希军, 王常虹.  激光陀螺捷联惯导系统的模观测标定方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 917007-0917007(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0917007
    [6] 钦兰云, 徐丽丽, 杨光, 刘奇, 王维.  激光沉积成形熔池尺寸分析与预测 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1106009-1106009(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1106009
    [7] 李斌, 蔡春龙, 孟祥涛.  基于组合滤波的光纤陀螺惯导/星敏感器组合导航算法 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1217005-1217005(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1217005
    [8] 吉云飞, 姬占礼, 何小飞.  实现惯测坐标系正交同步的系统级标定技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 117002-0117002(7).
    [9] 姜淑娟, 王可.  应用卡尔曼滤波技术的激光熔覆宽度检测 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206003-1206003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206003
    [10] 多丽娅, 张丽杰.  北斗卫星导航系统接收机测量误差建模及估计 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 137-142.
    [11] 江奇渊, 汤建勋, 韩松来, 袁保伦.  36维Kalman滤波的激光陀螺捷联惯导系统级标定方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1579-1586.
    [12] 田宁, 孙军华, 刘震.  单目视觉目标观瞄光点实时定位方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 2046-2050.
    [13] 高春峰, 魏国, 谢元平, 李耿, 刘灿.  二频机抖激光陀螺捷联惯导系统快速?方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 375-381.
    [14] 钟明飞, 汤建勋, 江奇渊, 韩松来, 饶谷音, 袁保伦.  振动条件下激光陀螺捷联惯导系统的圆锥算法研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2626-2630.
    [15] 赵曦晶, 刘光斌, 汪立新, 何志昆, 姚志成.  扩展容积卡尔曼滤波-卡尔曼滤波组合算法 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 647-653.
    [16] 刘涛, 张文平, 陈慧芳, 冯桂兰, 刘月明.  卡尔曼滤波在分布式拉曼光纤温度传感系统去噪中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1643-1647.
    [17] 周桃品, 李友年.  位标器干扰力矩的分析与自适应补偿 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1830-1834.
    [18] 黎志华, 李新国.  基于OpenCV的红外弱小运动目标检测与跟踪 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2561-2565.
    [19] 于海龙, 吕信明, 汤建勋, 魏国, 王宇, 饶谷音.  激光捷联惯导系统高阶误差模型的建立与分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2375-2379.
    [20] 何小飞, 王巍, 黄继勋.  联邦滤波在光纤陀螺捷联惯导系统传递对准中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 993-997.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-07
  • 修回日期:  2016-04-10
  • 刊出日期:  2016-11-25

激光陀螺捷联惯导系统多位置系统级标定方法

doi: 10.3788/IRLA201645.1106004
  • 1. 国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073;
  • 2. 71345部队,湖南 长沙 410073
    • 作者简介:

    石文峰(1988-),男,硕士生,主要从事光电仪器与测控技术方面的研究。Email:swf_moses@163.com

  • 收稿日期: 2016-03-07
  • 修回日期: 2016-04-10
  • 刊出日期: 2016-11-25
基金项目:

国家自然科学基金（61275002）

  • 中图分类号: U666.1

摘要: 捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响，需在使用之前进行精确地标定和补偿。为了更加有效地标定误差，设计了一种10位置系统级标定的方法。利用简化的误差模型和速度误差变化率方程，建立了所有误差参数与导航误差之间的线性关系。通过设计的10位置连续旋转方案对由各项误差参数引起的速度误差进行充分激励，利用所得数据进行卡尔曼滤波，计算出包括陀螺仪和加速度计的零偏、标度因数误差、安装误差以及加速度计二次项误差等24个误差参数。仿真得到陀螺零偏误差优于0.000 75（）/h，加速度计零偏误差优于g，陀螺和加速度计的安装角误差优于1.5，标度因数误差优于2 ppm（1 ppm=10-6）系统，加速度计二次项误差优于0.1510-6 s2/m。另通过3组实验验证了重复性，证明了该方法确实有效。

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