CN109724579A

CN109724579A - 一种陀螺罗经标定方法、装置、计算设备及存储介质

Info

Publication number: CN109724579A
Application number: CN201910190572.3A
Authority: CN
Inventors: 廉璞; 牟东; 刘军; 叶海福
Original assignee: Institute of Electronic Engineering of CAEP
Current assignee: Institute of Electronic Engineering of CAEP
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2039-03-13
Also published as: CN109724579B

Abstract

本申请提供了一种陀螺罗经标定方法、装置、计算设备及存储介质，该方法包括：获取实际航向角以及惯性测量组件的输出数据；采用陀螺罗经法对输出数据进行对准来计算理论航向角，根据理论航向角以及实际航向角计算航向角误差；根据理论航向角和航向误差计算陀螺漂移量，根据陀螺漂移量进行陀螺罗经标定。

Description

一种陀螺罗经标定方法、装置、计算设备及存储介质

技术领域

本申请涉及陀螺罗经标定技术领域，主要涉及一种陀螺罗经标定方法、装置、计算设备及存储介质。

背景技术

目前的标定技术是通过转台的多个位置变换对陀螺罗经的误差进行标定，多位置标定主要用于标定陀螺的零偏误差系数和与过载有关的一次项误差系数，但是陀螺罗经在实际使用过程中，当载体航向不同时，罗经会产生航向效应，会产生与航向相关的航向附加误差。

目前的标定技术存在无法对与航行状态有关的误差进行标定，导致陀螺罗经的测量精度偏低的问题。

申请内容

本申请的目的在于提供一种陀螺罗经标定方法、装置、计算设备及存储介质，用于解决目前的标定技术无法对与航行状态有关的误差进行标定，导致陀螺罗经的测量精度偏低的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案如下：

第一方面：本申请提供了一种陀螺罗经标定方法，所述方法包括：

获取实际航向角以及惯性测量组件的输出数据；

采用陀螺罗经法对所述输出数据进行对准来计算理论航向角，根据所述理论航向角以及实际航向角计算航向角误差；

根据所述理论航向角和航向误差计算陀螺漂移量，根据所述陀螺漂移量进行陀螺罗经标定。

上述方案设计的方法，通过计算理论航向角和航向误差计算陀螺罗经漂移量进行陀螺罗经标定，使得可以对航向状态有关的误差进行标定，达到提高陀螺罗经的测量精度的效果。

在第一方面的可选实现方式中，所述获取惯性测量组件的输出数据，包括：

获取设置在转台上的陀螺仪输出的角速度和设置在转台上的加速度计输出的比力；

所述采用陀螺罗经法对所述输出数据进行对准来计算理论航向角，包括：

根据角速度以及比力采用陀螺罗经法进行对准来计算理论航向角。

在第一方面的可选实现方式中，所述根据角速度以及比力采用陀螺罗经法进行对准来计算理论航向角，包括：

根据所述角速度和比力调节陀螺罗经法中罗经对准回路控制参数进行对准，在对准后计算所述理论航向角。

在第一方面的可选实现方式中，所述获取设置在转台上的陀螺仪输出的角速度和设置在转台上的加速度计输出的比力，包括：

获取转台转动不同航向角时设置在转台上的陀螺仪输出的角速度和设置在转台上的加速度计输出的比力。

上述方案设计的方法，通过转台转动不同航向角时获取不同偏航角的角速度和比力，使得测量精度更高，后续的标定精度更准确。

在第一方面的可选实现方式中，所述根据所述理论航向角和航向误差计算陀螺漂移量，包括：

利用理论航向角和航向误差的拟合公式计算所述拟合公式的拟合系数；

根据所述拟合系数与陀螺漂移的关系计算陀螺漂移量。

在第一方面的可选实现方式中，所述利用理论航向角和航向误差的拟合公式计算所述拟合公式的拟合系数，包括：

利用拟合公式φ_z＝acosψ-bsinψ+c计算所述拟合系数，其中，φ_z表示航向误差，ψ为航向角，a,b,c表示拟合系数；

利用公式计算陀螺漂移量，其中，为陀螺漂移，ω_ie为地球自转角速率，L所在地的纬度，R_e为地球半径，K_U2,K_U3,K_U4是罗经对准回路控制参数。

第二方面：本申请提供一种陀螺罗经标定装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取实际航向角以及惯性测量组件的输出数据；

对准模块，用于采用陀螺罗经法对所述输出数据进行对准来计算理论航向角；

计算模块，用于根据所述理论航向角以及实际航向角计算航向角误差，以及，根据所述理论航向角和航向误差计算陀螺漂移量；

标定模块，用于根据所述陀螺漂移量进行陀螺罗经标定。

上述方案设计的装置，通过计算理论航向角和航向误差计算陀螺罗经漂移量进行陀螺罗经标定，使得可以对航向状态有关的误差进行标定，达到提高陀螺罗经的测量精度的效果。

在第二方面的可选实施方式中，所述获取模块获取惯性测量组件的输出数据，包括：

通过转台获取惯性测量组件的惯导输出数据，所述惯导输出数据包括角速度和比力。

第三方面：本申请提供一种计算设备，包括：处理器，以及分别与处理器连接的存储器和通信模块，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，所述通信模块用于与外部设备进行通信传输；当所述计算设备运行时，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行时执行第一方面、第一方面的任一可选的实现方式中的所述方法。

第四方面：本申请提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第一方面、第一方面的任一可选的实现方式中的所述方法。

第五方面：本申请提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面、第一方面的任一可选的实现方式中的所述方法。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1是本申请第一实施例提供的陀螺罗经标定方法流程示意图；

图2是本申请第二实施例提供的陀螺罗经标定装置结构示意图；

图3是本申请第三实施例提供的计算设备结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

第一实施例

如图1所示，本实施例提供一种陀螺罗经标定方法，该方法包括：

步骤101：获取实际航向角以及惯性测量组件的输出数据，转到步骤102。

步骤102：采用陀螺罗经法对输出数据进行对准来计算理论航向角，转到步骤103。

步骤103：根据理论航向角以及实际航向角计算航向角误差，转到步骤104。

步骤104：根据理论航向角和航向误差计算陀螺漂移量，根据陀螺漂移量进行陀螺罗经标定。

这里需要说明的是，陀螺罗经属于惯性测量组件。

可选地，对于步骤101中的获取实际航向角以及惯性测量组件的输出数据，包括：

获取设置在转台上的陀螺仪输出的角速度和设置在转台上的加速度计输出的比力。

其中，获取设置在转台上的陀螺仪输出的角速度和设置在转台上的加速度计输出的比力，包括：获取转台转动不同航向角时设置在转台上的陀螺仪输出的角速度和设置在转台上的加速度计输出的比力。

以上方案，其具体可为：利用高精度转台采集惯导输出数据，每个角度应采集多组数据，并且角度范围涵盖0°～360°。先将惯性测量组件固定在高精度转台上，并将转台调平；转动转台，使惯性测量组件指向正北；等稳定后开始采集数据，时间10分钟，共采集4组；采集完毕后转动转台45°，继续采集数据；直至惯性测量组件再次指向正北采集结束，整个过程采集了偏航角分别为ψ_T＝{0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°}时的惯导输出数据，也就是陀螺仪输出的角速度以及加速度计输出的比力，其中，每个角度采集了4组数据，由此可以获得多组理论航向角和航向角误差，为后续的拟合做准备。

可选地，对于步骤102中的采用陀螺罗经法对输出数据进行对准来计算理论航向角，包括：

其中，根据角速度以及比力采用陀螺罗经法进行对准来计算理论航向角，包括：

根据角速度和比力调节陀螺罗经法中罗经对准回路控制参数进行对准，在对准后的理论航向角稳定后，计算理论航向角。

可选地，对于步骤103中的根据理论航向角以及实际航向角计算航向角误差，其具体为：通过理论航向角以及实际航向角的差值来计算航向角误差。

可选地，对于步骤104中的根据理论航向角和航向误差计算陀螺漂移量，包括：

利用理论航向角和航向误差的拟合公式计算拟合公式的拟合系数；

根据拟合系数与陀螺漂移的关系计算陀螺漂移量。

以上方案，其具体可为：

利用拟合公式φ_z＝acosψ-bsinψ+c计算拟合系数，其中，通过采集的多组惯导数据来进行拟合计算拟合系数a,b,c，使得拟合系数的结果更加准确。

然后利用公式计算陀螺漂移量，其中，上述两个公式可由公式来进行获得，其中，φ_z表示航向误差，ψ为航向角，a,b,c表示拟合系数；为陀螺漂移，ω_ie为地球自转角速率，L所在地的纬度，R_e为地球半径，K_U2,K_U3,K_U4是罗经对准回路控制参数，其中ω_ie、L、R_e、K_U2,K_U3,K_U4是确定量。

第二实施例

如图2所示，本申请提供一种陀螺罗经标定装置，该装置包括：

获取模块201，用于获取实际航向角以及惯性测量组件的输出数据；

对准模块202，用于采用陀螺罗经法对输出数据进行对准来计算理论航向角；

计算模块203，用于根据理论航向角以及实际航向角计算航向角误差，以及，根据理论航向角和航向误差计算陀螺漂移量；

标定模块204，用于根据陀螺漂移量进行陀螺罗经标定。

在本实施例的可选实施方式中，获取模块201获取惯性测量组件的输出数据，包括：

第三实施例

本申请提供一种计算设备，包括：处理器301，以及分别与处理器连接的存储器302和通信模块303，存储器302存储有处理器301可执行的机器可读指令，通信模块303用于与外部设备进行通信传输；当所述计算设备运行时，处理器301执行所述机器可读指令，以执行时执行第一实施例、第一实施例的任一可选的实现方式中的所述方法。

本申请提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第一实施例、第一实施例的任一可选的实现方式中的所述方法。

本申请提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第一实施例、第一实施例的任一可选的实现方式中的所述方法置。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种陀螺罗经标定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取实际航向角以及惯性测量组件的输出数据；

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取惯性测量组件的输出数据，包括：

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述根据所述角速度和比力采用陀螺罗经法进行对准来计算理论航向角，包括：

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述获取设置在转台上的陀螺仪输出的角速度和设置在转台上的加速度计输出的比力，包括：

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述理论航向角和航向误差计算陀螺漂移量，包括：

根据所述拟合系数与陀螺漂移的关系计算陀螺漂移量。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述利用理论航向角和航向误差的拟合公式计算所述拟合公式的拟合系数，包括：

7.一种陀螺罗经标定装置，其特征在于，所述装置包括：

标定模块，用于根据所述陀螺漂移量进行陀螺罗经标定。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述获取模块获取惯性测量组件的输出数据，包括：

9.一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括：处理器，以及分别与所述处理器连接的存储器和通信模块，

所述存储器，用于存储所述处理器可执行的机器可读指令；

所述通信模块，用于与外部设备进行通信传输；

所述处理器，用于执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-6中任意一项所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。