专利名称：一种基于角速率台的单波束激光测速仪标定方法
技术领域：
本发明涉及用于组合导航的一种基于角速率台的单波束激光测速仪标定方法，属于惯性导航/组合导航技术领域。
背景技术：
激光测速仪作为ー种速度传感器，具有完全自主、精度高、测速范围宽、动态性能好及非接触测量的优点。単独的激光测速仪不具备导航定位功能，但是与惯导系统组合能优势互补，实现全自主、高精度导航定位。单波束激光测速仪与惯导构成组合导航系统，使用前需要完成对激光测速仪的标定，包括单波束激光测速仪与惯组之间的安装角测试和激光测速仪标度因数误差测试。目前公开文献中用于导航定位领域的单波束激光测速仪并没有统ー的标定方法，本文提出了一种基于角速率台的单波束激光测速仪安装角和标度因数误差的标定方法，解决了单波束激光测速仪与惯导组合系统导航定位的基础问题。
发明内容
I、目的本发明的目的是提供了一种基于角速率台的单波束激光测速仪标定方法，它克服了现有技术的不足，为用于组合导航的单波束激光测速仪在实验室环境下完成标定提供了 ー个新的技术途径。2、技术方案本发明ー种基于角速率台的单波束激光测速仪标定方法，该方法具体步骤如下步骤I、如图I所示，将单波束激光测速仪与惯导系统构成的组合导航系统通过エ装安装到单轴角速率台上，安装时使惯组Xb轴方向与角速率台的切线方向平行，同时使单波束激光测速仪紧靠在角速率转台的边缘，调整エ装的高度使得激光测速仪激光束能打到地面。步骤2、设定M个(预定MS 10)角速率台转速点，在每个转速点下，角速率台转动稳定后，测试一定时间(预定5分钟)的激光测速仪输出并取平均值。步骤3、通过エ装调整组合导航系统的朝向和位置，使惯组Yb轴方向与角速率台的切线方向平行，同时使单波束激光测速仪紧靠在角速率台的边缘，调整エ装的高度使得激光测速仪激光束能打到地面。步骤4、设定M个(预定MS 10)角速率台转速点，在每个转速点下，角速率台转动稳定后，测试一定时间(预定5分钟)的激光测速仪输出并取平均值。步骤5、通过エ装调整组合导航系统的朝向和位置，使惯组Zb轴方向与角速率台的切线方向平行，同时使单波束激光测速仪紧靠在角速率台的边缘，调整エ装的高度使得激 光测速仪激光束能打到地面。步骤6、设定M个(预定MS ≥10)角速率台转速点，在每个转速点下，角速率台转动稳定后，测试一定时间(预定5分钟)的激光测速仪输出并取平均值。
步骤7、计算单波束测速仪标度因数误差与三个安装角。步骤8、标定精度评价分析。其中，步骤7中所述的单波束激光测速仪标度因数误差和三个安装角的计算，具体实现过程说明如下设激光测速仪与惯组的Xb轴、Yb轴、Zb轴的安装夹角分别为α、β、Y，定义δ K为激光测速仪标度因数误差，当组合导航系统在三维空间运动吋，设惯组xb，Yb，Zb三个坐标轴方向的速度分别为K、1 ' C，激光测速仪测速方向的速度为ん，根据分解关系，。6、v,b、 ぐ与 ' 之间满足以下关系式Vl = (I + SK) (Vb cos a + Vb cos β + F6 cos γ)11 )激光测速仪安装角关系示意图见图2。步骤2中，角速率台在M个角速率点ο^α=2，…M)下转台时，惯组Xb轴与台面切线平行，惯组Yb、zb轴方向的速度G、ピ均为零。式(I)可以简化如下
权利要求
1.一种基于角速率台的单波束激光测速仪标定方法，其特征在于该方法具体步骤如下步骤I、将单波束激光测速仪与惯导系统构成的组合导航系统通过工装安装到单轴角速率台上，安装时使惯组Xb轴方向与角速率台的切线方向平行，同时使单波束激光测速仪紧靠在角速率转台的边缘，调整工装的高度使得激光测速仪激光束能打到地面；步骤2、设定M个角速率台转速点，预定M > 10，在每个转速点下，角速率台转动稳定后，测试5分钟的激光测速仪输出并取平均值；步骤3、通过工装调整组合导航系统的朝向和位置，使惯组Yb轴方向与角速率台的切线方向平行，同时使单波束激光测速仪紧靠在角速率台的边缘，调整工装的高度使得激光测速仪激光束能打到地面；步骤4、设定M个角速率台转速点，预定M > 10，在每个转速点下，角速率台转动稳定后，测试5分钟的激光测速仪输出并取平均值；步骤5、通过工装调整组合导航系统的朝向和位置，使惯组Zb轴方向与角速率台的切线方向平行，同时使单波束激光测速仪紧靠在角速率台的边缘，调整工装的高度使得激光测速仪激光束能打到地面；步骤6、设定M个角速率台转速点，预定M > 10，在每个转速点下，角速率台转动稳定后，测试5分钟的激光测速仪输出并取平均值；步骤7、计算单波束测速仪标度因数误差与三个安装角；步骤8、标定精度评价分析。
2.根据权利要求I所述的一种基于角速率台的单波束激光测速仪标定方法，其特征在于步骤7中所述的单波束激光测速仪标度因数误差和三个安装角的计算，其具体实现过程说明如下设激光测速仪与惯组的Xb轴、Yb轴、Zb轴的安装夹角分别为α、β、Y，定义δ K为激光测速仪标度因数误差，当组合导航系统在三维空间运动时，设惯组Xb，Yb，Zb三个坐标轴方向的速度分别为K，V；., F/，激光测速仪测速方向的速度为八，根据分解关系，Vhy^ 与'之间满足以下关系式Vl = (I + δΚ) (Vxb cos a + F6 cos β + Vhz cos y)Cl；在步骤2中，角速率台在M个角速率点ο^α=2，…M)下转台时，惯组Xb轴与台面切线平行，惯组Yb、Zb轴方向的速度G^均为零，式(i )简化如下
3.根据权利要求I所述的一种基于角速率台的单波束激光测速仪标定方法，其特征在于步骤8中所述的标定精度评价分析，其具体实现过程说明如下将标定结果S K、α与步骤2中得到的各个角速率台转速点codi = 2，…Μ)下惯组Xb 轴方向的速度值匕* = R ■ (O1Xi = 2，…Af)代入下式Vl = VbxQ) (I + SK) cos α(10)得到一系列速度值&⑴、&⑵…&(M);通过标准差计算公式(11)计算匕(I)、$⑵…A(M)与测速仪实际输出值八⑴、八⑵…VJM)之间的离散程度
全文摘要
一种基于角速率台的单波束激光测速仪标定方法，有八个步骤一、将组合导航系统安装到角速率台上，使惯组Xb轴向与角速率台的切线方向平行，调整工装高度使激光束能打到地面；二、设定M个角速率台转速点，测激光测速仪输出并取平均值；三、使惯组Yb轴向与角速率台切线方向平行，调整工装高度使激光束能打到地面；四、设定M个角速率台转速点，测激光测速仪输出并取平均值；五、使惯组Zb轴向与角速率台的切线方向平行，调整工装高度使激光束能打到地面；六、设定M个角速率台转速点，测激光测速仪输出并取平均值；七、计算单波束测速仪标度因数误差与三个安装角；八、标定精度评价分析。本发明为惯导系统与单波束激光测速仪的高精度组合导航提供了支持。
文档编号G01P21/02GK102707092SQ201210208258
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者宋凝芳, 尹俊杰, 张小跃, 张春熹, 林志立, 潘建业 申请人:北京航空航天大学