专利名称：一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法
技术领域：
本发明属于光纤捷联惯导技术领域，具体是一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法。
背景技术：
光纤捷联惯导由于不需要任何外界的参考信息，也不向外界发射任何信息，因而光纤捷联惯导是一种完全自主的导航方式，它具有不依赖外界信息，隐蔽性强，机动灵活等优点，且具备多功能参数输出；与平台惯导相比，捷联惯导系统不需要精密的稳定平台，减少了硬件结构，因而成本大大降低。捷联惯导系统存在误差随时间迅速积累的问题，导航精度随时间而发散，在精度要求较高的情况下，捷联惯导系统不能单独长时间工作，必须不断以其他信息加以修正。光纤捷联惯导主要由光纤陀螺与加速度计组成。其中，光纤陀螺与传统的机械陀螺相比，具有无运动部件、耐冲击、抗加速运动、结构简单、寿命长、分辨率高、动态范围宽、启动时间极短等突出优点；与激光陀螺仪相比，能够有效地克服闭锁现象，易 于制造，成本低，已成为新一代理想惯性器件，目前已发展成为惯性技术领域具有划时代特征的新型主流仪表，未来的惯性设备领域中将占据重要地位。故障检测与诊断技术为提高系统的可靠性提供了一条有效途径。故障检测与诊断系统主要有以下四方面的内容1)系统建模和故障建模。即按照对系统了解的先验信息和输入输出关系，建立正常系统和故障后系统的数学模型，作为故障检测与诊断的依据。2)故障检测。要求及时将系统是否正常工作检测出来，校核可测变量或不可测估计变量是否在正常的运行范围内。3)故障的隔离或辨识。如果某变量超出运行范围，则视为故障信号，必须进行故障诊断和隔离，确定故障的位置、大小和发生故障的原因。4)故障评价。评价故障对系统的影响，如果故障是可以容忍的，则系统继续工作，如果故障不可容忍，则必须采取相应措施，排除故障。另外，在此基础上可实现容错控制。根据故障检测与诊断所提供的故障信息，及时调整控制器的参数或重新组织系统，并设计适应新环境的控制模块，保证系统在部分故障发生的情况下，继续获得良好的控制效果。惯性组合的标定是捷联惯导的关键技术之一，通过比较惯组的输出值与已知的基准信息，确定误差模型系数，使输出在其取值范围内符合基准信息的过程。这种方法也使得惯性器件的设计思想由原来片面追求器件的绝对精度转为重点保证其性能稳定并减少随机误差。标定技术的理论基础是系统辨识，标定工作主要包括(I)、建立与应用环境相适应的惯性器件的数学模型或误差数学模型；(2)、编排标定方案，给惯性器件以精确的输入；
(3)、测量并记录惯性器件的输出；(4)、确定惯性器件的输入、输出关系和传递函数。文献I (文献I :李海强，詹丽娟，卿立.捷联惯性测量装置在整弹上的标定方法研究.[J].战术导弹控制技术，2006，53 :32-36，58)提出了一种类似传递对准的方法，对整弹中的捷联惯测装置进行标定。建立了惯性器件的误差模型，给出了标定路径和数据处理的全过程，并进行了较为详细的仿真研究，分析了影响估计精度的多种因素。该方法所需设备简单，适用于外场条件下对库存多年的捷联惯测装置进行重新标定。但具有如下缺点一、需要高精度的捷联惯测装置作为基准，成本较高；二、基准惯性测量单元与弹体连接的基准面工艺要求高，工程应用成本较高；三、为了减小陀螺漂移的影响，标定时导弹在转动过程中速度快，对支 架的要求较高，操作难度大，工程中不容易实现。文献2 (文献2:卿立，李海强.一种中低精度捷联惯测装置的不开箱标定方法研究[J].中国惯性技术学报，2004, 12(4) : 16-19.)针对中低精度捷联惯测装置提出了一种实用的不开箱条件下的标定方法。该方法所需测试设备简单，用一套精度较高的惯测装置来标定低精度的惯测装置，并给出了一套六位置测试方法，理论分析表明，该方法通过最小二乘法能有效的分离了陀螺和加速度计的各项误差。该方法要求处于检测状态下的SIMU(捷联惯性测量单元)的安装面与箱体为刚性连接(SIMU的减振可利用自身减振器)，箱体结构变形可忽略，包装箱外部有用于对接的基准。所以实际标定时使用文献2所提供的方法，需要加工精度较高的包装箱或发射筒，工程中较难实现，成本较高。
发明内容
本发明针对现有技术中光纤捷联惯导的标定方法存在对某些设备的加工工业要求高，使得工程中不易实现的问题，提出了一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法。使用本发明方法建立了光纤惯组检测用误差模型，在保持各惯组间相对姿态角不变的前提下，通过初始位置及两位置转动信息，计算出整装弹箭位置转移矩阵，并利用先验信息进行比对检测，进而判断惯组性能是否合格。一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法，假设整弹内部惯导系统包含3个惯组，分别为惯组bl、惯组b2、惯组b3，其特征在于，包括以下几个步骤步骤一、建立误差模型；步骤二、在惯组上架初期，通过外部设备确定载体的初始位置，并将其装订至导航计算机，此时弹箭处于位置Pi;保持整弹完全静止，对惯组进行预热，待其输出稳定后，采集各惯组的石英加速度计和光纤陀螺仪的输出数据，分别得到地球重力加速度g和地球转速在惯组bl、惯组b2、惯组b3各自体坐标系下的投影；步骤三、保持弹箭稳定在转动支架上,沿角度[Θ ,0,0]转动弹箭(弹箭俯仰角转动Θ，保持弹箭的偏航角和滚转角变化为O);此时弹箭处于位置P2 ;重复步骤二，分别计算出地球重力加速度g和地球转速ω ie在惯组bl、b2、b3体坐标系下的投影；步骤五、弹箭长期贮存后，在临检测阶段，按照惯组上架初期数据，采用步骤二至步骤四所述方法，对弹箭内部各惯组数据进行采集，经过计算后可得0巧’、0’、1^、诘’、珀、其中弹箭贮存一段时间后,4' cbbl\ 41’为新的gbl与gb2> gb2与gb3>gb3与gbl相对位置转移矩阵X1、tn丨为新的ω iebl与ω ieb2、ω ieb2与ω Α3、Wiebl与Wieb3相对位置转移矩阵；步骤六、对当前信息进行正交化计算，得到其刻度误差和歪斜误差，分别与O值进行比对，得到正交化检测值进行比对，得到正交化检测值；将当前姿态矩阵与先验信息进行比对，计算比对检测值；。本发明的优点与积极效果在于(I)本发明的方法中，整弹系统无须拆卸，操作便捷，可靠性高，标定时间短。(2)本发明的方法具有可靠性高、检测时间短、检测流程便捷等特点，和常规技术方案相比，可操作性强，进一步降低了操作和设备的要求，具备广泛的适应性，利于推广应用。
图I是本发明的方法流程具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明的一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法，假设整弹内部惯导系统包含3个惯组，分别为惯组bl、惯组b2、惯组b3，流程如图I所示，包括以下几个步骤步骤一、建立误差模型；石英加速度计的误差模型为fbx = A0x+kxxfx+kyxfy+kzxfzfby = A0y+kxyfx+kyyfy+kzyfzfbz = A0z+kxzfx+kyzfy+kzzfz
权利要求
1.一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法，假设整弹内部惯导系统包含3个惯组，分别为惯组bl、惯组b2、惯组b3，其特征在于，包括以下几个步骤 步骤一、建立误差模型； 石英加速度计的误差模型为
全文摘要
本发明公开了一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法，整弹内部惯导系统包含惯组b1、惯组b2、惯组b3，方法包括以下几个步骤步骤一、建立误差模型；步骤二、弹箭处于位置P1，得到地球重力加速度g和地球转速ωie在惯组b1、惯组b2、惯组b3各自体坐标系下的投影；步骤三、弹箭处于位置P2，得到地球重力加速度g和地球转速ωie在惯组b1、b2、b3体坐标系下的投影；步骤四、弹箭处于位置P3，得到地球重力加速度g和地球转速ωie在各惯组坐标系下的投影；步骤五、弹箭长期贮存后，在临检测阶段，对弹箭内部各惯组数据进行采集，步骤六、获取比对检测值；本发明中整弹系统无须拆卸，操作便捷，可靠性高，标定时间短。
文档编号G01C25/00GK102914319SQ20121037488
公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者邬战军, 芦佳振, 张春熹, 李保国, 黄庆芳 申请人:北京航空航天大学