CN101561292A - 一种加速度计尺寸效应误差的标定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种加速度计尺寸效应误差的标定方法及装置。首先对捷联惯性导航***进行预热，并采集所述***中的陀螺仪和加速度计的输出数据；然后对所述陀螺仪进行标定，并补偿陀螺误差；再将所述***以不同的角速度转动，并在所述***到达同一位置时获取***水平速度误差；再根据所述***水平速度误差的变化来获得所述加速度计的尺寸效应误差。这样就可以实现加速度计尺寸效应误差的***级精确标定，从而最大程度的分离出了加速度计的尺寸效应误差和加速度计的其他误差项，进而提升了***的导航精度和效率。

Description

一种加速度计尺寸效应误差的标定方法及装置

技术领域

本发明涉及导航技术领域，尤其涉及一种加速度计尺寸效应误差的标定方法及装置。

背景技术

目前，在导航技术领域中，惯性导航***(INS，Inertial Navigation System)是一种利用惯性敏感器件、基准方向和最初的位置等信息来确定运载体的方位、位置和速度的导航***。由于惯性导航***完全依靠于载体自身的设备进行导航，不会与外界发生任何声、光、电、磁的联系，因此它具有自主性、隐蔽性、实时性和全天候等优点，在各种运载体的导航、制导、定位和稳定控制中获得了广泛的应用。

而捷联惯性导航技术的出现和发展代表了现代惯性导航技术的一个新的发展方向，“捷联”这一术语的英文原意就是“捆绑”，所谓的捷联惯性导航技术就是将惯性敏感元件，例如陀螺仪与加速度计直接固定在运载体上，由陀螺仪和加速度计分别测量该运载体相对惯性空间的三个转动角速度和三个线加速度沿运载体坐标系的分量；再经过坐标变换将加速度信息转化为沿导航坐标系的加速度；经过计算后就可以得到运载体的位置、速度、航向和水平姿态等各种导航信息。

由于捷联惯性导航***中的惯性敏感元件(陀螺仪和加速度计)是直接安装在载体上的，在理想情况下，各个加速度计应准确地安装在载体的同一位置，但显然这是不可能实现的，因为惯性敏感元件都有一定的尺寸，而且硬件安装位置的设计也受到限制，这样由于加速度计相对于理想位置来说出现了物理偏移，那么其检测到的切向力和向心力就被称作“尺寸”效应，由于捷联计算算法的缺陷，因此就会出现尺寸效应误差。尤其是载体在做振荡运动时，振荡运动经过整流以后，就会给出稳定的加速度误差。因此，有必要通过***精标定等方式将***的尺寸效应误差分离并提取出来，然后用软件补偿的方法来消除该尺寸效应误差的影响。

在现有技术中，可以通过建立组合测量***补偿误差模型，来推导出激光陀螺组合静态漂移参数连续自动标定的过程，给出具体测试位置的编排方式和数据处理方法。该方法能够有效地分离出激光陀螺组合的静态漂移参数，为计算机进行误差补偿提供依据。但现有技术的标定方法并不能将加速度计的尺寸效应误差与加速度计的其他误差项有效分离出来，也就无法实现加速度计尺寸效应误差的精确标定，影响了***的导航精度和效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种加速度计尺寸效应误差的标定方法及装置，能够实现加速度计尺寸效应误差的***级精确标定，从而最大程度的分离出了加速度计的尺寸效应误差和加速度计的其他误差项，进而提升了***的导航精度和效率。

本发明实施例提供了一种加速度计尺寸效应误差的标定方法，包括：

对所述陀螺仪进行标定，并补偿陀螺误差；

将所述***以不同的角速度转动，并在所述***到达同一位置时获取***水平速度误差；

根据所述***水平速度误差的变化来获得所述加速度计的尺寸效应误差。

所述将所述***以不同的角速度转动，具体包括：

将所述***的导航坐标系取为游动自由方位坐标系，并分别按照预先设定的方式进行转动。

所述预先设定的方式，具体包括：

设定所述***的初始位置，并设定***绕固定轴转动；

将所述***按照设定的角加速度依次进行加速转动、匀速转动和减速转动。

所述***到达同一位置，具体包括：

根据***的转动方式，选择起始时刻和位置相同的时刻为观测点。

所述起始时刻为0秒时刻；

所述位置相同时刻为第16秒时刻。

本发明实施例还提供了一种加速度计尺寸效应误差的标定装置，包括：

初始采集单元，用于对捷联惯性导航***进行预热，并采集所述***中的陀螺仪和加速度计的输出数据；

陀螺误差补偿单元，用于对所述陀螺仪进行标定，并补偿陀螺误差；

***水平速度误差获取单元，用于将所述***以不同的角速度转动，并在所述***到达同一位置时获取***水平速度误差；

尺寸效应误差标定单元，用于根据所述***水平速度误差的变化来获得所述加速度计的尺寸效应误差。

所述装置还包括：

转动设定单元，用于将所述***的导航坐标系取为游动自由方位坐标系，并分别按照预先设定的方式进行转动。

所述装置集成设置于所述捷联惯性导航***中。

由上述所提供的技术方案可以看出，首先对捷联惯性导航***进行预热，并采集所述***中的陀螺仪和加速度计的输出数据；然后对所述陀螺仪进行标定，并补偿陀螺误差；再将所述***以不同的角速度转动，并在所述***到达同一位置时获取***水平速度误差；再根据所述***水平速度误差的变化来获得所述加速度计的尺寸效应误差。这样就可以实现加速度计尺寸效应误差的***级精确标定，从而最大程度的分离出了加速度计的尺寸效应误差和加速度计的其他误差项，进而提升了***的导航精度和效率。

附图说明

图1为本发明实施例1所提供方法的流程示意图；

图2为本发明实施例1所举出的例子中预设的转动方式示意图；

图3为本发明实施例1所举出的例子中相应的转动轨迹示意图；

图4为本发明实施例1经过仿真运算后所述捷联惯导***水平速度误差的变化曲线；

图5为本发明实施例2所提供装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种加速度计尺寸效应误差的标定方法及装置。通过设计合理的转台转动轨迹，激发捷联惯性导航***加速度计的尺寸效应误差，并在同一位置观测所述***的输出，这样就可以由***水平速度误差的变化来估计出加速度计的尺寸效应误差，从而实现了加速度计尺寸效应误差的***级精确标定，并最大程度的分离出了加速度计的尺寸效应误差和加速度计的其他误差项，进而提升了***的导航精度和效率。

为更好的描述本发明实施方式，现结合附图对本发明的具体实施方式进行说明，实施例1：本发明实施例1提供了一种加速度计尺寸效应误差的标定方法，如图1所示为所述方法的流程示意图，所述方法包括：

步骤11：对捷联惯性导航***进行预热，并采集所述***中的陀螺仪和加速度计的输出数据。

在该步骤中，首先开启捷联惯性导航***，即对捷联惯性导航***进行一定时间的预热，具体进行预热的时间根据所述***的需求来进行设定，一般预热的时间大于5分钟。

步骤12：对所述陀螺仪进行标定，并补偿陀螺误差。

在该步骤中，在标定加速度计的尺寸效应误差之前需要先标定并补偿陀螺误差，这是由于在本发明中是采用***水平速度误差作为观测量，而***水平速度误差与***的姿态误差也有关系，该***姿态误差是由陀螺仪的误差导致的，因此在标定加速度计的尺寸效应误差之前需要先标定并补偿陀螺误差。

举例来说，首先设定捷联惯性导航***的误差模型，将本文中的导航坐标系(简称n系)采用N-E-D当地水平坐标系(oxyz)，在静基座状态下不考虑***初始误差，将捷联惯性导航***的误差模型简化为如下所示：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_x={\mathrm{\δf}}_x+g{\mathrm{\φ}}_y\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_y={\mathrm{\δf}}_y-{\mathrm{g\φ}}_x\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_z=\mathrm{\δ}{f}_z\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}}_x={\mathrm{\Ω}}_z{\mathrm{\φ}}_y-{\mathrm{\Ω}}_y{\mathrm{\φ}}_z+{\mathrm{\ϵ}}_x\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}}_y={\mathrm{\Ω}}_x{\mathrm{\φ}}_z-{\mathrm{\Ω}}_z{\mathrm{\φ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}}_z={\mathrm{\ϵ}}_z\end{array}\right.---\left(10\right)$

上述公式10中g代表当地重力加速度，Ω代表地球速率，δv代表速度误差，φ代表***的姿态误差，δf代表加速度计误差，ε代表陀螺误差；上述公式中的下标代表各物理量在相应导航坐标系下的分量。

然后再设定器件的误差模型，这里需要标定的器件误差是指常值误差，具体包括加速度计和陀螺仪的零偏误差、标度因数误差、失准角以及加速度计的尺寸效应误差。在载体坐标系下O_bx_by_bz_b(以下简称为b系)定义器件的误差模型如下所示：

ε^b＝gB^b+(gMA^b+I·gSF^b)·ω^b         (11)

δf^b＝aB^b+(aMA^b+I·aSF^b)·f^b+a_ep ^b    (12)

上述公式11和12可以分别写成如下的分量形式：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ϵ}}_x^b\\ {\mathrm{\ϵ}}_y^b\\ {\mathrm{\ϵ}}_z^b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{gb}}_x^b\\ {\mathrm{gb}}_y^b\\ {\mathrm{gb}}_z^b\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{gSF}}_x& \mathrm{gM}{A}_{\mathrm{xy}}& {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{xz}}\\ {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{yx}}& \mathrm{gS}{F}_y& {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{yz}}\\ {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{zx}}& {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{zy}}& {\mathrm{gSF}}_z\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x^b\\ {\mathrm{\ω}}_y^b\\ {\mathrm{\ω}}_z^b\end{array}\right]---\left(13\right)$

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δf}}_x^b\\ {\mathrm{\δf}}_y^b\\ {\mathrm{\δf}}_z^b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{aB}}_x^2\\ {\mathrm{aB}}_y^2\\ {\mathrm{aB}}_z^2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{aSF}}_x& \mathrm{aM}{A}_{\mathrm{xy}}& {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{xz}}\\ {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{yx}}& \mathrm{aS}{F}_y& {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{yz}}\\ {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{zx}}& {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{zy}}& {\mathrm{aSF}}_z\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{f}_x^b\\ f_y^b\\ f_z^b\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{epx}}\\ a_{\mathrm{epy}}\\ a_{\mathrm{epz}}\end{array}\right]---\left(14\right)$

上述公式中，gB^b和aB^b别表示陀螺仪、加速度计的零偏误差项，gMA和aMA分别是指陀螺仪和加速度计的失准角误差，gSF和aSF分别是指陀螺仪和加速度计的标度因数误差，a_ep是加速度计的尺寸效应误差。

在上述公式10的前两式中，在时间段t＝0～T内求取***水平速度误差的变化量，可得：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_x\left(T\right)-\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_x\left(0\right)={\mathrm{\Δ\δf}}_x+g{\mathrm{\Δ\φ}}_y\\ \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_y\left(T\right)-\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_y\left(0\right)={\mathrm{\Δ\δf}}_y-g{\mathrm{\Δ\φ}}_x\end{array}\right.---\left(15\right)$

上述公式15中：

$\mathrm{\Δ\δf}=C_b^n\left(T\right)\mathrm{\δ}{f}^b\left(T\right)-C_b^n\left(0\right)\mathrm{\δ}{f}^b\left(0\right)---\left(16\right)$

$\mathrm{\Δ\φ}={\∫}_0^T{C}_b^n\left(t\right){\mathrm{\ϵ}}^b\mathrm{dt}---\left(17\right)$

其中，C_b ⁿ(t)为t时刻从b系到n系的瞬时捷联矩阵。

同样的，上述公式16和17也可写成分量的形式：

$\mathrm{\Δ\δf}=$

$C_b^n\left(T\right)(\left[\begin{array}{c}{\mathrm{aB}}_x\\ {\mathrm{aB}}_y\\ {\mathrm{aB}}_z\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{aSF}}_x& \mathrm{aM}{A}_{\mathrm{xy}}& {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{xz}}\\ {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{yx}}& \mathrm{aS}{F}_y& {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{yz}}\\ {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{zx}}& {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{zy}}& {\mathrm{aSF}}_z\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{f}_x^b\left(T\right)\\ f_y^b\left(T\right)\\ f_z^b\left(T\right)\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{epx}}\left(T\right)\\ a_{\mathrm{epy}}\left(T\right)\\ a_{\mathrm{epz}}\left(T\right)\end{array}\right])---\left(18\right)$

${-C}_b^n\left(0\right)(\left[\begin{array}{c}{\mathrm{aB}}_x\\ {\mathrm{aB}}_y\\ {\mathrm{aB}}_z\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{aSF}}_x& \mathrm{aM}{A}_{\mathrm{xy}}& {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{xz}}\\ {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{yx}}& \mathrm{aS}{F}_y& {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{yz}}\\ {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{zx}}& {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{zy}}& {\mathrm{aSF}}_z\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{f}_x^b\left(0\right)\\ f_y^b\left(0\right)\\ f_z^b\left(0\right)\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{epx}}\left(0\right)\\ a_{\mathrm{epy}}\left(0\right)\\ a_{\mathrm{epz}}\left(0\right)\end{array}\right])$

$\mathrm{\Δ\φ}=$

${\∫}_0^T{C}_b^n\left(t\right)(\left[\begin{array}{c}{\mathrm{gB}}_x\\ {\mathrm{gB}}_y\\ {\mathrm{gB}}_z\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{gSF}}_x& \mathrm{gM}{A}_{\mathrm{xy}}& {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{xz}}\\ {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{yx}}& \mathrm{gS}{F}_y& {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{yz}}\\ {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{zx}}& {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{zy}}& {\mathrm{gSF}}_z\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x^b\\ {\mathrm{\ω}}_y^b\\ {\mathrm{\ω}}_z^b\end{array}\right])\mathrm{dt}---\left(19\right)$

这样，根据上述公式(15)、(16)、(18)和(19)就可以得到惯性器件误差与***水平速度误差之间的关系。

具体来说，将***水平速度误差作为观测量，由式(15)可以看出***水平速度误差与加速度计误差和***姿态误差是有关的；而式(18)说明***姿态误差是由陀螺仪的误差导致的，因此在标定加速度计的尺寸效应误差之前需要先标定并补偿陀螺误差。

步骤13：将所述***以不同的角速度转动，并在所述***到达同一位置时获取***水平速度误差。

在该步骤中，当标定并补偿陀螺误差之后，设定***的转动方式和转动轨迹，并在所述***到达同一位置时获取***水平速度误差。

根据上述所举出的实例可知：***水平速度误差与加速度计误差及***姿态误差有关，上述步骤12中通过标定并补偿陀螺误差可以减少***姿态误差；而由式(17)和(19)可以看出比力误差只与***首末位置有关，只要***首末位置相同，加速度计误差中的零偏误差、标度因数误差和失准角等参数将不对比力误差构成影响；也就是说只要保证首末位置相同，那么***以不同的角速度旋转时，比力误差中将只有加速度计的尺寸效应误差。

这样就可以使***以不同的角速度转动并在同一位置观测***输出，然后由***水平速度误差的变化来估计获得加速度计的尺寸效应误差，实现加速度计尺寸效应误差的***级精确标定。

在该步骤中，***以不同的角速度转动可以根据实际需求来预先设定，具体可以将所述***的导航坐标系取为游动自由方位坐标系，并分别按照预先设定的方式进行转动。具体进行设定的方式可以是，首先设定所述***的初始位置，并设定***绕固定轴转动；然后将该***按照设定的角加速度依次进行加速转动、匀速转动和减速转动。

例如如图3所示的转动轨迹示意图：在轨迹一中，可以设定***初始位置为北东地(即x、y和z轴分别对应北、东和地)，并设定***的转动轨迹一为绕Z轴转动；然后，***依次在0～12秒内以0.25π(圆周率)的角加速度进行加速转动，在12～20秒内进行匀速转动，在20～32秒内以-0.25π进行减速转动；同样的，还可以设定轨迹二的初始位置为北天东，然后再按照上述转速绕X轴进行转动。

举例来说，如图2所示为本实施例1所举出的例子中预设的转动方式示意图，如图3所示为相应的转动轨迹示意图，图3中的两个转动轨迹即上述所举例所设定的转动方式。在图2中：C_b ⁿ(0)，C_b ⁿ(T)为在0和T两个观测时刻b系到n系的瞬时捷联矩阵，观测时刻的***位置是相同的，在t＝0时刻取***标定的初始时刻，即：

在轨迹1中ω_z(0)＝0；在轨迹2中ω_x(0)＝0。

而***到达同一位置可以根据***的转动方式，选择起始时刻和位置相同的时刻为观测点。以上述图2和图3的转动方式来说，可以选择起始时刻为0秒时刻，而所述位置相同的时刻为第16秒时刻。具体来说，在0秒时刻，***的位置为0；在16秒时刻，***的位置为30π(圆周率)；由于两者相差2*π的15倍，所以在上述两时刻，***是处于同一位置。

步骤14：根据所述***水平速度误差的变化来获得所述加速度计的尺寸效应误差。

在该步骤中，在获取到***水平速度误差之后，就可以根据***水平速度误差的变化来获得所述加速度计的尺寸效应误差。

还是以上述所举的具体实例来进行说明，根据图3所示的转动轨迹，可以得到加速度计尺寸效应误差的观测方程为：

在轨迹一中，加速度计误差δf为：

$\mathrm{\Δ\δf}=$

$C_b^n\left(T\right)(\left[\begin{array}{c}a{B}_x\\ {\mathrm{aB}}_y\\ a{B}_z\end{array}\right]+g\left[\begin{array}{c}{\mathrm{aMA}}_{\mathrm{xz}}\\ {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{yz}}\\ {\mathrm{aSF}}_z\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{epx}}\left(T\right)\\ a_{\mathrm{epy}}\left(T\right)\\ a_{\mathrm{epz}}\left(T\right)\end{array}\right])$

$-C_b^n\left(0\right)(\left[\begin{array}{c}a{B}_x\\ {\mathrm{aB}}_y\\ a{B}_z\end{array}\right]+g\left[\begin{array}{c}{\mathrm{aMA}}_{\mathrm{xz}}\\ {\mathrm{aMA}}_{\mathrm{yz}}\\ {\mathrm{aSF}}_z\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{epx}}\left(0\right)\\ a_{\mathrm{epy}}\left(0\right)\\ a_{\mathrm{epz}}\left(0\right)\end{array}\right])$

$=\left[\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{epx}}\left(T\right)\\ a_{\mathrm{epy}}\left(T\right)\\ a_{\mathrm{epz}}\left(T\right)\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{epx}}\left(0\right)\\ a_{\mathrm{epy}}\left(0\right)\\ a_{\mathrm{epz}}\left(0\right)\end{array}\right]=-\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_z^2\left(T\right)\·r_{\mathrm{px}}\\ {\mathrm{\ω}}_z^2\left(T\right)\·r_{\mathrm{py}}\\ 0\end{array}\right]---\left(20\right)$

***姿态误差为：

$\mathrm{\Δ\φ}=$

${\∫}_0^T{C}_b^n\left(t\right)(\left[\begin{array}{c}{\mathrm{gB}}_x\\ g{B}_y\\ {\mathrm{gB}}_z\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{gSF}}_x& -& -\\ {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{yx}}& -& -\\ {\mathrm{gMA}}_{\mathrm{zx}}& -& -\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ {\mathrm{\ω}}_z^b\end{array}\right])\mathrm{dt}---\left(21\right)$

在经过上述步骤12，标定陀螺仪并补偿陀螺误差之后，短时间内“***姿态误差Δφ”为小量，那么就可以将式(15)简化为：

$\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_x\left(T\right)-\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_x\left(0\right)={\mathrm{\Δ\δf}}_x^n=-{\mathrm{\ω}}_z^2\left(T\right)\·r_{\mathrm{px}}---\left(22\right)$

$\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_y\left(T\right)-\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_y\left(0\right)={\mathrm{\Δ\δf}}_y^n=-{\mathrm{\ω}}_z^2\left(T\right)\·r_{\mathrm{py}}---\left(23\right)$

同样的，在转动轨迹二中：

$\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_y\left(T\right)-\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_y\left(0\right)={\mathrm{\Δ\δf}}_y^n={\mathrm{\ω}}_x^2\left(T\right)\·r_{\mathrm{pz}}---\left(24\right)$

最后，再综合公式(22)、(23)及(24)，就可以得到加速度计尺寸效应误差的观测方程如下所示：

转动轨迹1：

$r_{\mathrm{px}}=-\left(\frac{{\mathrm{\δ}\stackrel{\·}{v}}_x\left(T\right)-\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_x\left(0\right)}{{\mathrm{\ω}}_z^2\left(T\right)}\right)$

和

$r_{\mathrm{py}}=-\left(\frac{{\mathrm{\δ}\stackrel{\·}{v}}_y\left(T\right)-\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_y\left(0\right)}{{\mathrm{\ω}}_z^2\left(T\right)}\right)$

转动轨迹2：

$r_{\mathrm{pz}}=\frac{{\mathrm{\δ}\stackrel{\·}{v}}_y\left(T\right)-\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{v}}_y\left(0\right)}{{\mathrm{\ω}}_x^2\left(T\right)}$

其中，上述加速度计的尺寸效应误差a_ep和r_p之间存在如下的对应关系：

$a_{\mathrm{epx}}=r_{\mathrm{pxx}}({\mathrm{\ω}}_y^2+{\mathrm{\ω}}_z^2);$

$a_{\mathrm{epy}}=r_{\mathrm{pyy}}({\mathrm{\ω}}_x^2+{\mathrm{\ω}}_z^2);$

$a_{\mathrm{epz}}=r_{\mathrm{pzz}}({\mathrm{\ω}}_x^2+{\mathrm{\ω}}_y^2).$

其中，上述公式中的下标(x，y，z)代表各物理量在相应导航坐标系下的分量。

通过上述具体实施例1的技术方案，就可以实现加速度计尺寸效应误差的***级精确标定，并最大程度的分离出了加速度计的尺寸效应误差和加速度计的其他误差项，进而提升了***的导航精度和效率。

为验证上述实施例1技术方案所产生的效果，可利用计算机来进行相应的仿真实验，具体来说，首先设定仿真试验的条件如下所示：

1)***误差分配预估如下表1所示：

(表1)

2)导航解算选取的滤波器中的参数如下表2所示：

P(0)＝diag{(0.01m/s)2，(0.01m/s)2，(0.1m/s2)2，(0.1m/s2)2}

Q(0)＝diag{(0.02m/s2)2，(0.02m/s2)2，(0.04m/s3)2，(0.04m/s3)2}

R＝diag{(0.001m/s)2}

(表2)

3)仿真的总时间设定为32秒，转动方式及转动轨迹如图2和图3所示。

经过上述设定之后，利用计算机进行仿真运算，得到仿真过程中所述捷联惯导***水平速度误差的变化曲线，所述变化曲线如图4所示。

然后，根据该***水平速度误差的变化曲线，就可以得到加速度计尺寸效应误差的仿真估计结果，具体如下表3所示：

尺寸效应误差	设定值(m)	仿真结果(m)	标定精度
				X轴加速度计尺寸效应误差	0.04	0.0384	95.9％
Y轴加速度计尺寸效应误差	0.05	0.0513	97.4％
				Z轴加速度计尺寸效应误差	0.06	0.0607	99.3％

(表3)

由上述表3可见，上述实施例1所述的方法实现了加速度计尺寸效应误差的***级精确标定，提升了***的导航精度和效率。

实施例2：本发明实施例2提供了一种加速度计尺寸效应误差的标定装置，如图5所示为本实施例2所提供装置的结构示意图，所述装置包括初始采集单元、陀螺误差补偿单元、***水平速度误差获取单元和尺寸效应误差标定单元，其中：

所述初始采集单元用于对捷联惯性导航***进行预热，并采集所述***中的陀螺仪和加速度计的输出数据。

所述陀螺误差补偿单元用于对所述陀螺仪进行标定，并补偿陀螺误差；具体进行补偿的方式见以上方法实施例1中所述。

所述***水平速度误差获取单元用于将所述***以不同的角速度转动，并在所述***到达同一位置时获取***水平速度误差。具体获取方式见以上方法实施例1中所述。

所述尺寸效应误差标定单元用于根据所述***水平速度误差的变化来获得所述加速度计的尺寸效应误差。具体估计获得的方式见以上方法实施例1中所述。

另外，所述装置还可包括转动设定单元，该转动设定单元用于将所述***的导航坐标系取为游动自由方位坐标系，并分别按照预先设定的方式进行转动。

以上所述装置集成设置于所述捷联惯性导航***中；或设置成单独的功能实体。

值得注意的是，上述装置实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，相应的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

综上所述，本发明实施例实现了加速度计尺寸效应误差的***级精确标定，并最大程度的分离出了加速度计的尺寸效应误差和加速度计的其他误差项，进而提升了***的导航精度和效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1、一种加速度计尺寸效应误差的标定方法，其特征在于：

对所述陀螺仪进行标定，并补偿陀螺误差；

将所述***以不同的角速度转动，并在所述***到达同一位置时获取***水平速度误差；

根据所述***水平速度误差的变化来获得所述加速度计的尺寸效应误差。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述***以不同的角速度转动，具体包括：

将所述***的导航坐标系取为游动自由方位坐标系，并分别按照预先设定的方式进行转动。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先设定的方式，具体包括：

设定所述***的初始位置，并设定***绕固定轴转动；

将所述***按照设定的角加速度依次进行加速转动、匀速转动和减速转动。

4、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述***到达同一位置，具体包括：

根据***的转动方式，选择起始时刻和位置相同的时刻为观测点。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述起始时刻为0秒时刻；

所述位置相同时刻为第16秒时刻。

6、一种加速度计尺寸效应误差的标定装置，其特征在于，包括：

初始采集单元，用于对捷联惯性导航***进行预热，并采集所述***中的陀螺仪和加速度计的输出数据；

陀螺误差补偿单元，用于对所述陀螺仪进行标定，并补偿陀螺误差；

***水平速度误差获取单元，用于将所述***以不同的角速度转动，并在所述***到达同一位置时获取***水平速度误差；

尺寸效应误差标定单元，用于根据所述***水平速度误差的变化来获得所述加速度计的尺寸效应误差。

7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

转动设定单元，用于将所述***的导航坐标系取为游动自由方位坐标系，并分别按照预先设定的方式进行转动。

8、如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置集成设置于所述捷联惯性导航***中。

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