本发明涉及一种全姿态惯性平台系统加速度计动态精度的测试方法和系统，属于惯性测试技术领域。
背景技术
惯性平台系统已经被广泛地应用于多种类型(如舰船、飞机、火箭等)运动载体的运动状态测量、导航及定位系统中，动态精度是载体运动过程中测量精度的保障，是评价惯性平台系统动态性能的重要指标。振动试验是测试系统动态性能最常用的方法，而对于惯性平台系统工作的飞行导航状态，由于受到地球自转的影响，平台台体将相对基座发生转动。使用传统的振动测试方法，加速度和角速度的输出将受到平台台体姿态变化的影响，因而无法得到准确的惯性平台系统动态精度。目前，对于惯性平台系统，振动试验还没有明确的测试方法和测试流程准确地测试的动态误差和动态精度。
为了得到惯性平台系统准确的动态误差，需要制定合理地振动试验流程，在数据处理中去除由于平台台体姿态变化引起的加速度输出和角速度输出的变化，从而获得准确的惯性平台系统动态误差。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是：克服现有技术不足，提出一种全姿态惯性平台系统加速度计动态精度的测试方法，通过静态综合测试和振动状态综合测试分别测量惯性平台系统静态和振动状态下的加速度计输出，利用振动测试前后的静态综合测试得到惯性平台系统相对于地球姿态变化造成加速度变化，从而去除振动状态下平台台体姿态变化对加速度计输出的影响，提出了合理地惯性平台系统振动试验测试流程和计算方法，实现准确地动态精度的测试。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：一种全姿态惯性平台系统的加速度计动态精度的测试方法，步骤如下：
(1)根据被测对象，确定所需要施加的功率谱；
(2)根据需要测量的方向，将全姿态惯性平台系统固定在振动台上，并在全姿态惯性平台系统上安装振动传感器；
(3)启动全姿态惯性平台系统；
(4)进行第一次静态综合测试，确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据；
(5)进行振动综合测试，确定全姿态惯性平台系统在步骤(1)施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据；
(6)进行第二次静态综合测试，再次采集全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据；
(7)、对全姿态惯性平台系统进行转位，重复步骤(4)-(6)依次完成各方向的振动测试，并根据步骤(4)输出数据ws1、步骤(5)数据wv和步骤(6)的输出数据ws2，确定加速度计动态精度。
步骤(4)进行第一次静态综合测试，确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据，步骤如下：
(4.1)全姿态惯性平台系统的框架锁定即锁零在零位时间t1，保证平台初始位置为零；
(4.2)放开对框架的锁定即锁零后，使全姿态惯性平台系统的台体稳定在惯性空间中即实现全姿态惯性平台系统的静漂测试，静漂测试时间为t2；
(4.3)在静漂测试过程中，全姿态惯性平台系统记录存储加速度计输出的数据，即确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据ws1。
步骤(5)进行振动综合测试，确定全姿态惯性平台系统在步骤(1)施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据；
(5.1)全姿态惯性平台系统的框架锁定即锁零在零位时间t1，保证平台初始位置为零；
(5.2)放开对框架的锁定即锁零后，使全姿态惯性平台系统的台体稳定在惯性空间中，启动振动台根据步骤(1)施加的功率谱开始振动，即实现全姿态惯性平台系统的动漂测试，动漂测试时间为t2；
(5.3)在动漂测试过程中，全姿态惯性平台系统记录存储加速度计输出的数据，即确定全姿态惯性平台系统在步骤(1)施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据wv。
步骤(6)进行第二次静态综合测试，再次采集全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据；
(6.1)全姿态惯性平台系统的框架锁定即锁零在零位时间t1，保证平台初始位置为零；
(6.2)放开对框架的锁定即锁零后，使全姿态惯性平台系统的台体稳定在惯性空间中即实现全姿态惯性平台系统的静漂测试，静漂测试时间为t2；
(6.3)在静漂测试过程中，全姿态惯性平台系统记录存储加速度计输出的数据，即确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据ws2。
振动测试施加的功率谱载荷取决于被测对象的使用环境，频率为1hz-2000hz的范围内，加速度的振幅为0.1g-10g的范围内。
振动测试是指利用振动台或其他振动发生装置施加正弦振动信号或随机振动信号来模拟载体在运动过程中振动环境的测试试验。
测量的方向包括惯性平台系统每个加速度计的敏感轴方向，对于沿空间中正交的三个方向ox、oy、oz都安装有加速度计的惯性平台系统，测试方向为ox轴、oy轴、oz轴的正方向。
振动台优选一维线振动的振动台。
全姿态惯性平台系统上安装的振动传感器能够测量全姿态惯性平台系统的整体振动数据，包括实时的被测对象的加速度；
启动全姿态惯性平台系统后，三个加速度计、三个陀螺开始工作并采集数据，平台稳定回路开始工作。
当台体轴转动带动台体上的加速度计的敏感轴方向变化，即对全姿态惯性平台系统进行转位。
一种全姿态惯性平台系统的加速度计动态精度的测试系统，包括：功率谱确定模块、安装模块、启动模块、第一测试模块、第二测试模块、第三测试模块和精度确定模块
功率谱确定模块，根据被测对象，确定所需要施加的功率谱；
安装模块，根据需要测量的方向，将全姿态惯性平台系统固定在振动台上，并在全姿态惯性平台系统上安装振动传感器；
启动模块，启动全姿态惯性平台系统；
第一测试模块，进行第一次静态综合测试，确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据；
第二测试模块，进行振动综合测试，确定全姿态惯性平台系统在功率谱确定模块施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据；
第三测试模块，进行第二次静态综合测试，再次采集全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据；
精度确定模块，对全姿态惯性平台系统进行转位，由第一测试模块、第二测试模块和第三测试模块依次完成各方向的振动测试，并根据第一测试模块、第二测试模块和第三测试模块输出数据，确定加速度计动态精度。
本发明的方法与现有技术相比的有益效果如下：
(1)本测试方法有效地去除了振动状态综合测试中由于平台台体姿态变化引起的加速度输出和角速度输出的变化，测试精度高，得到的动态精度准确。
(2)本测试方法利用静态综合测试的数据表征平台台体姿态随地球转动的变化，步骤明确，操作简单，易于工程实现。
(3)本测试方法使用第一次静态综合测试和第二次静态综合测试加速度计脉冲输出的平均值表征静态测试过程中平台台体姿态变化，得到的测试结果精确。
(4)本测试方法在静态综合测试和动态综合测试中均对惯性平台系统的框架进行锁定(即锁零)，保证了每次测试的初始状态相同，避免了平台台体姿态变化引起的初始姿态误差。
(5)本测试方法在静态综合测试和动态综合测试均在惯性平台系统飞行导航状态测试，测试过程与惯性平台系统在载体上的真实工作状态相近，避免了测试状态不一致导致的环境因素影响，结果更真实准确。
附图说明
图1为本动态测试方法流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种全姿态惯性平台系统加速度计动态精度的测试方法和系统，能够准确测试沿加速度计敏感轴方向振动条件下惯性平台系统加速度计动态精度。本方法首先根据惯性平台系统使用条件设定振动功率谱；其次，在空间每个方向通过第一次静态综合测试、振动状态综合测试和第二次静态综合测试，分别测量静态和振动条件下平台的加速度输出；最后，对比振动条件下平台的加速度输出，即可计算出惯性平台系统加速度计动态精度。本方法通过振动测试前后的静态综合测试得到由于平台系统相对于地球姿态变化造成加速度变化，利用静态测试数据在振动状态综合测试数据中去除由于平台台体姿态变化引起的加速度输出和角速度输出的变化，从而获得准确的惯性平台系统动态误差，步骤明确，操作简单，易于工程实现，测试精度高。
全姿态惯性平台系统为一个惯性平台式惯性导航系统，包括：三个加速度计、三个陀螺、三个框架；建立一个三维正交坐标系o-xyz，其中三个加速度计的敏感轴分别与ox轴、oy轴、oz轴平行；三个陀螺仪的敏感轴分别与ox轴、oy轴、oz轴平行；三个框架为环形，分别为内、中环和外环，环形可以为圆环或者方环；三个加速度计和三个陀螺仪安装在台体上，台体轴穿过台体并连接内环，使台体能够沿台体轴在内环内转动，内环轴连接内环与中环，使内环能够在中环内自由转动，中环轴连接中环与外环，使中环能够在外环内自由转动，台体轴平行于oz轴，内环轴平行于oy轴，中环轴平行于ox轴；
外环可以与被测对象(例如飞行器、运动物体)固连；加速度计能够测量被测对象的加速度，陀螺仪能够测量被测对象的角速度。
本发明一种全姿态惯性平台系统的加速度计动态精度的测试方法，步骤如下：
(1)根据被测对象，确定所需要施加的功率谱；
(2)根据需要测量的方向，将全姿态惯性平台系统固定在振动台上，并在全姿态惯性平台系统上安装振动传感器；
(3)启动全姿态惯性平台系统；
(4)进行第一次静态综合测试，确定全姿态惯性平台系统中加速度计(加速度计包括平台上安装的各类加速度计，优选陀螺加速度计、石英加速度计。)在只有地球重力场下的输出数据；步骤(4)进行第一次静态综合测试，确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据，步骤如下：
(4.1)全姿态惯性平台系统的框架锁定即锁零在零位时间t1，保证平台初始位置为零；
(4.2)放开对框架的锁定即锁零后，使全姿态惯性平台系统的台体稳定在惯性空间中即实现全姿态惯性平台系统的静漂测试，静漂测试时间为t2；
(4.3)在静漂测试过程中，全姿态惯性平台系统记录存储加速度计输出的数据，即确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据ws1。根据步骤(4)输出数据ws1、步骤(6)数据ws2，静态漂移使用第一次静态综合测试和第二次静态综合测试加速度计脉冲输出的平均值表征，得到的静态漂移测试结果精确；根据步骤(5)的输出数据wv，动态漂移使用振动综合测试加速度计脉冲输出表征。通过动态漂移减去静态漂移，有效地去除了振动状态综合测试中由于平台台体姿态变化引起的加速度输出和角速度输出的变化，确定加速度计动态精度，计算方法如下：
其中，wv为振动综合测试的加速度计的秒节点的脉冲输出，ws1、ws2分别为第一次和第二次静态综合测试的加速度计的秒节点的脉冲输出，k1为相应加速度计的一次项误差系数(单位为lsb/秒/g)。
(5)进行振动综合测试，确定全姿态惯性平台系统在步骤(1)施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据；步骤(5)进行振动综合测试，确定全姿态惯性平台系统在步骤(1)施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据；
(5.1)全姿态惯性平台系统的框架锁定即锁零在零位时间t1，保证平台初始位置为零；
(5.2)放开对框架的锁定即锁零后，使全姿态惯性平台系统的台体稳定在惯性空间中，启动振动台根据步骤(1)施加的功率谱开始振动，即实现全姿态惯性平台系统的动漂测试，动漂测试时间为t2；
(5.3)在动漂测试过程中，全姿态惯性平台系统记录存储加速度计输出的数据，即确定全姿态惯性平台系统在步骤(1)施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据wv。
(6)进行第二次静态综合测试，再次采集全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据；步骤(6)进行第二次静态综合测试，再次采集全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据；
(6.1)全姿态惯性平台系统的框架锁定即锁零在零位时间t1，保证平台初始位置为零；
(6.2)放开对框架的锁定即锁零后，使全姿态惯性平台系统的台体稳定在惯性空间中即实现全姿态惯性平台系统的静漂测试，静漂测试时间为t2；
(6.3)在静漂测试过程中，全姿态惯性平台系统记录存储加速度计输出的数据，即确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据ws2。
(7)、对全姿态惯性平台系统进行转位，重复步骤(4)-(6)依次完成各方向的振动测试，并根据步骤(4)输出数据ws1、步骤(5)数据wv和步骤(6)的输出数据ws2，确定加速度计动态精度。当台体轴转动带动台体上的加速度计的敏感轴方向变化，即对全姿态惯性平台系统进行转位。
为了模拟载体在运动过程中真实的振动环境，根据被测对象和惯性平台系统的使用环境确定所需要施加的功率谱，利用振动台或其他振动发生装置施加正弦振动信号或随机振动信号，频率一般为1hz-2000hz的范围内，加速度的振幅一般为0.1g-10g的范围内。
根据需要测量的方向，将全姿态惯性平台系统固定在振动台上，测量的方向依次为惯性平台系统每个加速度计的敏感轴方向。对于沿空间中正交的三个方向ox、oy、oz都安装有加速度计的惯性平台系统，测试方向为ox轴、oy轴、oz轴的正方向。
如图1所示，优选的测试方法步骤如下：
第一步，启动全姿态惯性平台系统，平台稳定回路开始工作，三个加速度计、三个陀螺开始工作并采集数据。
第二步，进行第一次静态综合测试，确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据。首先，将全姿态惯性平台系统的框架锁定(即锁零)在零位时间t1，需要达到框架锁定的稳定状态，保证平台初始位置为零，t1优选取2-3分钟；其次，放开对框架的锁定(即锁零)后，使全姿态惯性平台系统的台体稳定在惯性空间中即实现全姿态惯性平台系统的静漂测试，静漂测试时间为t2，t2优选取3-5分钟。在静漂测试过程中，全姿态惯性平台系统记录存储加速度计输出的数据，即确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据ws1。
第三步，进行振动综合测试，确定全姿态惯性平台系统施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据。首先，全姿态惯性平台系统的框架锁定(即锁零)在零位时间t1，保证平台初始位置为零；其次，放开对框架的锁定(即锁零)后，使全姿态惯性平台系统的台体稳定在惯性空间中，启动振动台根据步骤(1)施加的功率谱开始振动，即实现全姿态惯性平台系统的动漂测试，动漂测试时间为t2，在动漂测试过程中，全姿态惯性平台系统记录存储加速度计输出的数据，即确定全姿态惯性平台系统施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据wv。
第四步，进行第二次静态综合测试，再次采集全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据。首先，全姿态惯性平台系统的框架锁定(即锁零)在零位时间t1，保证平台初始位置为零；其次，放开对框架的锁定(即锁零)后，使全姿态惯性平台系统的台体稳定在惯性空间中即实现全姿态惯性平台系统的静漂测试，静漂测试时间为t2，在静漂测试过程中，全姿态惯性平台系统记录存储加速度计输出的数据，即确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据ws2。
第五步，对全姿态惯性平台系统进行转位，重复步骤二、三、四依次完成各方向的振动测试，并根据步骤二输出数据ws1、步骤三数据wv和步骤四的输出数据ws2，确定加速度计动态精度。
根据步骤二输出数据ws1、步骤四数据ws2，静态漂移使用第一次静态综合测试和第二次静态综合测试加速度计脉冲输出的平均值表征，得到的静态漂移测试结果精确；根据步骤三的输出数据wv，动态漂移使用振动综合测试加速度计脉冲输出表征。通过动态漂移减去静态漂移，有效地去除了振动状态综合测试中由于平台台体姿态变化引起的加速度输出和角速度输出的变化，确定加速度计动态精度，优选计算方法如下：
其中，wv为振动综合测试的加速度计的秒节点的脉冲输出，ws1、ws2分别为第一次和第二次静态综合测试的加速度计的秒节点的脉冲输出，k1为相应加速度计的一次项误差系数(单位为lsb/秒/g)。
本发明的一种全姿态惯性平台系统的加速度计动态精度的测试系统，其特征在于包括：功率谱确定模块、安装模块、启动模块、第一测试模块、第二测试模块、第三测试模块和精度确定模块
功率谱确定模块，根据被测对象，确定所需要施加的功率谱；
安装模块，根据需要测量的方向，将全姿态惯性平台系统固定在振动台上，并在全姿态惯性平台系统上安装振动传感器；
启动模块，启动全姿态惯性平台系统；
第一测试模块，进行第一次静态综合测试，确定全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据；
第二测试模块，进行振动综合测试，确定全姿态惯性平台系统在功率谱确定模块施加的功率谱振动条件下加速度计输出的数据；
第三测试模块，进行第二次静态综合测试，再次采集全姿态惯性平台系统中加速度计在只有地球重力场下的输出数据；
精度确定模块，对全姿态惯性平台系统进行转位，由第一测试模块、第二测试模块和第三测试模块依次完成各方向的振动测试，并根据第一测试模块、第二测试模块和第三测试模块输出数据，确定加速度计动态精度。
本发明有效地去除了振动状态综合测试中由于平台台体姿态变化引起的加速度输出和角速度输出的变化，测试精度高，得到的动态精度准确。利用静态综合测试的数据表征平台台体姿态随地球转动的变化，步骤明确，操作简单，易于工程实现。使用第一次静态综合测试和第二次静态综合测试加速度计脉冲输出的平均值表征静态测试过程中平台台体姿态变化，得到的测试结果精确。
本发明在静态综合测试和动态综合测试中均对惯性平台系统的框架进行锁定(即锁零)，保证了每次测试的初始状态相同，避免了平台台体姿态变化引起的初始姿态误差。在静态综合测试和动态综合测试均在惯性平台系统飞行导航状态测试，测试过程与惯性平台系统在载体上的真实工作状态相近，避免了测试状态不一致导致的环境因素影响，结果更真实准确。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。