CN110411478B - 一种运载火箭惯性器件快速标定方法 - Google Patents

一种运载火箭惯性器件快速标定方法 Download PDF

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Beijing Zero One Space Electronics Co Ltd
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Chongqing Zero One Space Technology Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种运载火箭惯性器件快速标定方法。通过引入一种算法，利用地球重力加速度和自转角速度作为参考标准，给出了运载火箭惯性器件性能指标的快速标定方法。对于指标要求不高的火箭，采用本技术方案可以代替转台标定方案，避免惯性器件拆装工作，并且在火箭转运至发射点位后仍然可以采用本技术方案进行定量测试，确保惯性器件主要指标满足发射要求。

Description

一种运载火箭惯性器件快速标定方法
技术领域
本发明涉及运载火箭领域，具体涉及一种运载火箭惯性器件快速标定方法。
背景技术
为了控制运载火箭飞行的轨迹和姿态，需要在箭上安装惯性器件来测量火箭的视加速度和角速率，火箭的控制姿态控制***实时采集惯性器件的数据，经过解算后摆动发动机喷管或舵面，实现轨迹和姿态的稳定控制。
箭上惯性器件一般包括惯组和速率陀螺，惯组是运载火箭的必备单机，通常包含3个视加速度通道和3个角速率通道，速率陀螺仅在箭体结构刚性不足时作为姿态控制的辅助设备使用，至少包含2个角速率通道。
当火箭进行厂房和发射点位测试时，作为箭上关键单机设备的惯组和速率陀螺需要进行性能指标的标定，确保其性能满足要求。当火箭水平放置于总装测试厂房时，惯组和速率陀螺一般需要从火箭上拆下并安装在三轴转台上，并通过延长电缆连接至箭上控制***。三轴转台既可以模拟火箭的飞行姿态，也可以对惯组和速率陀螺的性能指标进行标定。
当惯性器件标定完毕安装回火箭控制舱之后，需要继续进行水平状态测试，然后整体转运至发射点位，并进行发射前的垂直状态测试，在这个过程中惯性器件的性能指标很难再次进行准确标定，尤其是角速率通道的数据，在火箭静止时数值很小并且叠加了随机噪声，仅凭实时的数值和数据曲线很难进行判断。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种运载火箭惯性器件快速标定方法，实现惯性器件性能指标在箭状态快速、方便的标定。
根据本申请实施例提供的技术方案，一种运载火箭惯性器件快速标定方法，包括以下步骤：
步骤1，测量惯组视加速度与角速率的多个周期数据；
步骤2，将惯组的多个周期数据进行累加计算，得到惯组合成视加速度与合成角速率；
其合成视加速度gc的计算公式如下：
Figure GDA0002751901040000021
其中dVx(n)、dVy(n)和dVz(n)为X轴、Y轴和Z轴在第n个周期的视速度增量，N为参与计算的总周期数，T为惯组数据发送周期；
其合成角速率ωc的计算公式如下：
Figure GDA0002751901040000022
其中dWx(n)、dWy(n)和dWz(n)为X轴、Y轴和Z轴在第n个周期的角度增量，N为参与计算的总周期数，T为惯组数据发送周期；
步骤3，将惯组合成视加速度和合成角速率与当地重力加速度和地球自转角速率进行比较，如果gc数值在当地重力加速度数值附近，ωc数值在地球自转角速率数值附近，认为惯组性能正常；
步骤4，采用同样的方法得到速率陀螺的合成角速率，速率陀螺合成角速率ωc的计算公式与惯组相同，如果使用的是双轴陀螺，那么公式中的dWx(n)数值均为0；
步骤5，将速率陀螺的合成角速率与地球自转角速率进行比较，对于三轴陀螺如果ωc数值在地球自转角速率数值附近，认为速率陀螺性能正常；对于双轴陀螺如果火箭竖直时ωc数值在地球自转角速率数值附近，火箭水平时不大于地球自转角速率数值，认为速率陀螺性能正常。
综上所述，本申请的有益效果：本发明通过引入一种算法，利用地球重力加速度和自转角速度作为参考标准，给出了运载火箭惯性器件性能指标的快速标定方法。对于指标要求不高的火箭，采用本技术方案可以代替转台标定方案，避免惯性器件拆装工作，并且在火箭转运至发射点位后仍然可以采用本技术方案进行定量测试，确保惯性器件主要指标满足发射要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，实施例中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考实施例来详细说明本申请。
一种运载火箭惯性器件快速标定方法，包括以下步骤：
步骤1，测量惯组视加速度与角速率的多个周期数据；
步骤2，将惯组的多个周期数据进行累加计算，得到惯组合成视加速度与合成角速率；
其合成视加速度gc的计算公式如下：
Figure GDA0002751901040000031
其中dVx(n)、dVy(n)和dVz(n)为X轴、Y轴和Z轴在第n个周期的视速度增量，N为参与计算的总周期数，T为惯组数据发送周期；
其合成角速率ωc的计算公式如下：
Figure GDA0002751901040000032
其中dWx(n)、dWy(n)和dWz(n)为X轴、Y轴和Z轴在第n个周期的角度增量，N为参与计算的总周期数，T为惯组数据发送周期；
步骤3，将惯组合成视加速度和合成角速率与当地重力加速度和地球自转角速率进行比较，如果gc数值在当地重力加速度数值附近，ωc数值在地球自转角速率数值附近，认为惯组性能正常；
步骤4，采用同样的方法得到速率陀螺的合成角速率，速率陀螺合成角速率ωc的计算公式与惯组相同，如果使用的是双轴陀螺，那么公式中的dWx(n)数值均为0；
步骤5，将速率陀螺的合成角速率与地球自转角速率进行比较，对于三轴陀螺如果ωc数值在地球自转角速率数值附近，认为速率陀螺性能正常；对于双轴陀螺如果火箭竖直时ωc数值在地球自转角速率数值附近，火箭水平时不大于地球自转角速率数值，认为速率陀螺性能正常。
由于采用了累加计算的方法，减小了随机噪声对测试结果的影响，理论上累加时间越长，计算结果的精度越高。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (1)

1.一种运载火箭惯性器件快速标定方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1，测量惯组视加速度与角速率的多个周期数据；
步骤2，将惯组的多个周期数据进行累加计算，得到惯组合成视加速度与合成角速率；
其合成视加速度gc的计算公式如下：
Figure FDA0002751901030000011
其中dVx(n)、dVy(n)和dVz(n)为X轴、Y轴和Z轴在第n个周期的视速度增量，N为参与计算的总周期数，T为惯组数据发送周期；
其合成角速率ωc的计算公式如下：
Figure FDA0002751901030000012
其中dWx(n)、dWy(n)和dWz(n)为X轴、Y轴和Z轴在第n个周期的角度增量，N为参与计算的总周期数，T为惯组数据发送周期；
步骤3，将惯组合成视加速度和合成角速率与当地重力加速度和地球自转角速率进行比较，如果gc数值在当地重力加速度数值附近，ωc数值在地球自转角速率数值附近，认为惯组性能正常；
步骤4，采用同样的方法得到速率陀螺的合成角速率，速率陀螺合成角速率ωc的计算公式与惯组相同，如果使用的是双轴陀螺，那么公式中的dWx(n)数值均为0；
步骤5，将速率陀螺的合成角速率与地球自转角速率进行比较，对于三轴陀螺如果ωc数值在地球自转角速率数值附近，认为速率陀螺性能正常；对于双轴陀螺如果火箭竖直时ωc数值在地球自转角速率数值附近，火箭水平时不大于地球自转角速率数值，认为速率陀螺性能正常。
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