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申请/专利权人：四川航浩科技有限公司

摘要：本发明涉及一种类平台高精度激光惯导系统及方法，本发明的系统包括IMU组件、数字信号处理电路、导航计算机电路、双轴转位、锁紧机构；IMU组件包括激光陀螺和加速度计，双轴转位、锁紧机构、激光陀螺和加速度计分别与数字信号处理电路连接，数字信号处理电路与导航计算机电路连接。本发明采用高精度激光陀螺和石英挠性加速度计，融合平台式、捷联式惯导系统各自的优点，将双轴转位、锁紧机构搭建的物理平台、捷联更新算法与姿态追踪这三者有效结合。

主权项：1.一种类平台高精度激光惯导系统的惯导方法，其特征在于：所述类平台高精度激光惯导系统包括IMU组件、数字信号处理电路、导航计算机电路、双轴转位、锁紧机构；所述IMU组件包括激光陀螺和加速度计，所述双轴转位、锁紧机构、激光陀螺和加速度计分别与数字信号处理电路连接，所述数字信号处理电路与导航计算机电路连接；该方法包括以下步骤：1根据激光陀螺和挠性加速度计与载体坐标系的关系，考虑陀螺和加速度计的安装误差、零偏建立IMU标定模型；2通过控制双轴转位、锁紧机构进行自标定，求解以上标定参数；以当地地理坐标系作为导航参考n系，捷联惯导系统的姿态和速度的线性误差模型为 式中，误差项和δfn包含了IMU标定补偿模型涉及的线性误差参数，通过根据激光陀螺和挠性加速度计与载体坐标系的关系，考虑陀螺和加速度计的安装误差、零偏建立IMU标定模型，如公式3、4所示； 通过控制双轴转位、锁紧机构进行自标定，求解以上陀螺和加速度计的安装误差和零偏；3基于以上标定根据激光陀螺和挠性加速度计的输出，对其进行坐标转换至载体坐标系，通过初始对准算法进行姿态解算建立数学平台；建立IMU误差模型；对于高精度激光陀螺捷联惯导的系统特性，为保证长航时自主导航，建立纯惯性误差模型；实际过程中滤波器的误差状态分为三部分：陀螺仪与加速度计的输出误差；对准结束，精对准开始时刻的导航参数误差；对准过程中量测信息的误差；IMU误差模型在器件安装误差以及零偏的基础上增加噪声项；在载体系，IMU误差模型如公式5、6所示； 式中，和分别为陀螺和加速度计的测量误差；δKG和δKA分别为陀螺和加速度计的安装误差矩阵，分别包含了陀螺和加速度计的刻度系数误差、不正交误差和其之间的安装失准角误差；εb和分别为陀螺和加速度计的零偏；和为陀螺和加速度计的噪声项；将式5、6展开成矩阵形式为： 式中，Ciji,j＝1,2,3表示第i行第j列的元素；δKG,ij,δKA,iji,j＝x,y,z分别表示陀螺、加速度计安装误差矩阵δKG,δKA中的元素；分别表示陀螺和加速度计的零偏；陀螺和加速度计的线性误差模型采用不正交角和失准角表示为： 式中， 其中，μG表示陀螺的不正交角；μA表示加速度计的不正交角；γGA表示失准角；表示的三个分量；影响激光陀螺零偏εb和加速度计的零偏的因素包括器件设计引入误差、环境误差，与载体实际的比力和角速率不相关，经过标定、补偿后，IMU的零偏成分表示为： 其中，和分别表示陀螺和加速度计零偏常值项，即静态零偏，和表示系统工作期间陀螺和加速度计零偏变化量，即动态零偏；对静态零偏求微分得 静态零偏在初始时刻给定；动态零偏用一阶马尔科夫模型表示为 其中，τG和τA为陀螺和加速度计动态零偏的时间常数，wGr和wAr为陀螺和加速度计动态驱动噪声；因此，得出导航系统误差状态包括：初始时刻的导航参数误差；陀螺静态零偏误差；加速度计静态零偏误差；陀螺动态零偏误差；加速度计动态零偏误差；陀螺随机游走误差；加速度计随机游走误差；陀螺刻度系数相关误差；加速度计刻度系数相关误差；不正交误差；量测噪声误差；4根据捷联惯导系统误差方程进行导航解算，将实时解算航向值反馈给双轴转位、锁紧机构，使航向在导航过程始终指向地理北向；惯导系统在起始点自对准结束后转入纯惯性导航模式，并在导航过程中进行转位调制；4.1自对准结束后惯导解算出的航向为地理北向，与真北存在一个偏差；4.2导航过程中根据实时解算出的航向角，通过指令控制内框调制转动；当航向偏离北向dψ时则导航系统陀螺航向将产生线性误差δψ+＝δkzx,y,zdψ，航向角发生改变后通过指令控制内框轴绕z转-dψ角度后，总的线性项误差的影响δψ＝δψ++δψ-＝δkzx,y,zdψ-δkzx,y,zdψ＝0，使得IMU北向陀螺始终追踪地理北向。

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