CN103090869B - 用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法 - Google Patents
用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103090869B CN103090869B CN201310004806.3A CN201310004806A CN103090869B CN 103090869 B CN103090869 B CN 103090869B CN 201310004806 A CN201310004806 A CN 201310004806A CN 103090869 B CN103090869 B CN 103090869B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- strapdown
- equipment
- error
- angle
- installation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 102000002274 Matrix Metalloproteinases Human genes 0.000 claims description 2
- 108010000684 Matrix Metalloproteinases Proteins 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法，将捷联设备与装有捷联垂直参考基准设置系统的计算机系统相连；利用角度测量设备测得捷联设备的航向角、纵摇角、横摇角的安装误差；将测得的安装误差角输入到装有捷联垂直参考基准设置系统的计算机系统中，所述捷联垂直参考基准设置系统将上述安装误差角带入公式得到即得到捷联坐标系到安装坐标系的变换矩阵，再用此误差矩阵更新陀螺和加速度计的测量信息，完成安装误差补偿；将上述补偿后的仪表信息按捷联传统的姿态更新方法可以解算出正确的姿态信息。采用本发明可以大大节省材料和时间，而且提高其安装误精度。
Description
技术领域
本发明属于捷联设备的安装误差调整方法，具体涉及一种用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法。
背景技术
由于捷联设备的坐标系和安装载体坐标系不重合带来的安装误差，导致捷联设备测得航姿信息不真实，因此，需要进行安装误差的调整。捷联式惯性导航设备安装精度要求较高，一般情况下，航姿的安装误差均小于3个角分。现有技术中，针对捷联设备的安装误差，目前主要是采用机械修正方式或人工打磨等方式来实现，如图3和图4；采用机械修正或人工打磨方法既浪费材料（增加机械调整装置）又浪费时间，而且捷联设备每次拆卸由于位置不可能和原来位置相同，进而会导致新的误差出现，所以又要重新打磨或者调整，给设备后期的维修及保养带来诸多不便。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法，以节省调整安装误差材料和时间，提高其安装误精度。
实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将捷联设备通过网线与装有捷联垂直参考基准设置系统的计算机系统相连；
2）利用角度测量设备测得捷联设备的航向角、纵摇角、横摇角的安装误差；
3）将步骤2）测得的安装误差角输入到装有捷联垂直参考基准设置系统的计算机系统中，所述捷联垂直参考基准设置系统执行如下程序：
将上述安装误差角带入下述公式得到即姿态矩阵用欧拉角可表示为：
其中，θ，H分别表示捷联设备和安装位置的纵向、横向及航向的安装误差角；b系为捷联设备的坐标系，n系为安装位置的坐标系；
得到捷联坐标系到安装坐标系的变换矩阵，再用此误差矩阵更新陀螺和加速度计的测量信息，完成安装误差补偿。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、采用本发明方法，当捷联设备收到补偿指令后，将安装误差角度值写入误差矩阵方程，并通过矩阵转换的计算将捷联设备的惯性仪表信息转换到正确的坐标系上；经过上述补偿后的惯性仪表输出信息，再进行捷联姿态更新计算，便可以输出正确的姿态信息，可以大大节省材料和时间，而且提高其安装误差精度。
2、本发明采用数字补偿技术，应用可靠性得到大大提高。
3、采用本发明方法，不需要对捷联设备进行硬件上的调整，便于设备的日常维修及维护。
附图说明
图1是本发明用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法的流程方框图；
图2是误差旋转示意图；
图3是现有人工打磨调整捷联设备安装误差方式的图片；
图4是现有机械调整捷联设备安装误差方式的图片；
图5是本发明捷联垂直参考基准参数设置系统界面示意图及安装误差角补偿下载界面；
图6是未补偿捷联设备的仪表及航姿信息；
图7按本发明方法进行补偿后捷联设备的仪表及航姿信息。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方法对本发明作进一步详细说明。
一、实施例1：一种用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法，包括如下步骤（参见附图1）：
1、开始：将捷联设备通过网线与装有捷联垂直参考基准设置系统的计算机系统相连；2、采集惯性设备的信息：利用角度测量设备采集捷联设备的航向角、纵摇角、横摇角的安装误差；3、误差初始化：将步骤2测得的安装误差角输入到装有捷联垂直参考基准设置系统的计算机系统中；4、安装误差的补偿和误差装订：5、计算补偿误差矩阵：所述捷联垂直参考基准设置系统的按姿态矩阵（又称方向余弦阵）公式进行计算和处理。
其中，采集惯性设备的信息（误差角度的测量）：利用角度测量设备，比如电子水平象限仪及经纬仪等，测得捷联设备安装位置的航向角、纵摇角、横摇角的角度为0°，这时观察捷联设备的仪表及姿态信息如附图6所示，可以看出，捷联的惯性仪表由于安装误差的存在，导致输出信息偏离真值，进而导致设备航向角、纵摇角、横摇角三个方向均有0.5°的姿态输出，而这0.5°就是由于安装误差带来的。
上位机误差的装订：将安装误差角（三个方向均为0.5°）填写到装有“捷联垂直参考基准参数设置系统”下载软件程序的上位计算机当中，参见图5当中椭圆区域内，之后按下“下载参数至设备按钮”，便可将误差角度下载到捷联设备当中。
二、本发明误差补偿算法的理论依据：
借助力学中的刚体定点转动理论，应用欧拉角法完成姿态误差的数字补偿，假设用θ，H，来表示捷联设备（这里为b系）和安装位置（这里为n系）的纵向、横向及航向的安装误差角，本发明就是将捷联的坐标系，转换到正确的安装坐标系。当已经知道安装误差角度，则两者角位置关系可以完全确定，则两个坐标系之间的变换关系，即:b系转换到n系，可按以下顺序分三次转动得到，旋转示如意图2所示。
通过推导，从捷联坐标系到安装坐标系的变换矩阵，即姿态矩阵（又称方向余弦阵），用欧拉角可表示为：
当通过设备测得上述误差角后，带入上述公式，既可以得到再用此误差矩阵更新陀螺和加速度计的测量信息，完成安装误差补偿。
三、软件实现方法举例：
捷联设备收到补偿指令后，首先将三个误差角安装写入软件当中的误差矩阵当中，如公式1-1所示。
误差参数写完后，捷联设备将安装误差角带入式1-2进行补偿解算；通过1-2函数计算便可以将陀螺及加速度新转换到正确的坐标系，即通过该式完成了坐标系的转换工作。
b:为装订的误差矩阵;
c:为误差补偿前的仪表信息;
a:补偿后的仪表信息；
row:矩阵的行数，本文取3；
line:矩阵的列数，本文取3。
软件补偿流程图如附图1所示。
将上述补偿后的仪表信息，捷联传统的姿态更新方法进行解算，便可以得出正确的姿态信息，补偿后的捷联设备输出（参见图7）能够满足捷联设备的要求。
本发明通过得到捷联坐标系到安装坐标系的变换矩阵，再用此误差矩阵更新陀螺和加速度计的测量信息，完成安装误差补偿。当捷联设备收到补偿指令后，将安装误差角度值写入误差矩阵方程，并通过矩阵转换的计算将捷联设备的惯性仪表信息转换到正确的坐标系上。经过上述补偿后的惯性仪表输出信息，再进行捷联姿态更新计算，便可以输出正确的姿态信息。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳的实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)开始：将捷联设备通过网线与装有捷联垂直参考基准设置系统的计算机系统相连；
2)采集惯性设备的信息：利用角度测量设备测得捷联设备的航向角、纵摇角、横摇角的安装误差；
3)误差初始化：将步骤2)测得的安装误差角输入到装有捷联垂直参考基准设置系统的计算机系统中；
4)安装误差的补偿和误差装订：将三个方向均为0.5°的安装误差角，填写到装有“捷联垂直参考基准参数设置系统”下载软件程序的上位计算机当中，将误差角度下载到捷联设备当中；
5)计算补偿误差矩阵：所述“捷联垂直参考基准设置系统”按姿态矩阵公式进行计算和处理，所述捷联垂直参考基准设置系统执行如下程序：
将上述安装误差角带入下述公式得到即姿态矩阵用欧拉角可表示为：
其中，θ，H分别表示捷联设备和安装位置的纵向、横向及航向的安装误差角；b系为捷联设备的坐标系，n系为安装位置的坐标系；
得到捷联坐标系到安装坐标系的变换矩阵，再用此误差矩阵更新陀螺和加速度计的测量信息，完成安装误差补偿；
当捷联设备收到补偿指令后，将安装误差角度值写入误差矩阵方程，并通过矩阵转换的计算将捷联设备的惯性仪表信息转换到正确的坐标系上；经过上述补偿后的惯性仪表输出信息，再进行捷联姿态更新计算，便可以输出正确的姿态信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310004806.3A CN103090869B (zh) | 2013-01-07 | 2013-01-07 | 用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310004806.3A CN103090869B (zh) | 2013-01-07 | 2013-01-07 | 用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103090869A CN103090869A (zh) | 2013-05-08 |
| CN103090869B true CN103090869B (zh) | 2016-01-20 |
Family
ID=48203735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310004806.3A Expired - Fee Related CN103090869B (zh) | 2013-01-07 | 2013-01-07 | 用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103090869B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109579871B (zh) * | 2018-11-14 | 2021-03-30 | 中国直升机设计研究所 | 基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法及装置 |
| CN109781146A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-21 | 西安微电子技术研究所 | 一种舱段装配的惯组安装误差补偿方法 |
| CN114264317A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-01 | 江苏北方湖光光电有限公司 | 伺服稳瞄产品中陀螺仪安装误差数字补偿方法 |
| CN115077520B (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-01 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种基于谐振惯导系统的姿态补偿方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2195811A1 (en) * | 1996-03-18 | 1997-09-19 | Daniel A. Tazartes | Coning compensation in strapdown inertial navigation systems |
| KR100533106B1 (ko) * | 2002-08-06 | 2005-12-05 | 삼성전자주식회사 | 지자계 센서의 자세 오차 보상장치 및 방법 |
| CN101566483B (zh) * | 2009-05-22 | 2012-03-14 | 哈尔滨工程大学 | 光纤陀螺捷联惯性测量系统振动误差补偿方法 |
| CN102134989B (zh) * | 2011-03-01 | 2013-01-16 | 重庆华渝电气仪表总厂 | 利用陀螺测斜仪点测井眼的方法 |
| CN102435206B (zh) * | 2011-09-01 | 2013-10-23 | 中国航空工业第六一八研究所 | 捷联惯导系统机上安装偏角的自动标定及补偿方法 |
-
2013
- 2013-01-07 CN CN201310004806.3A patent/CN103090869B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103090869A (zh) | 2013-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103090869B (zh) | 用于调整捷联设备安装误差的数字补偿方法 | |
| CN104635251B (zh) | 一种ins/gps组合定位定姿新方法 | |
| CN103674030B (zh) | 基于天文姿态基准保持的垂线偏差动态测量装置和方法 | |
| CN108225324B (zh) | 一种基于智能终端的地磁匹配与pdr融合的室内定位方法 | |
| CN103512584A (zh) | 导航姿态信息输出方法、装置及捷联航姿参考系统 | |
| EP2939402B1 (en) | Method and device for sensing orientation of an object in space in a fixed frame of reference | |
| CN103712623B (zh) | 基于角速率输入的光纤陀螺惯导系统姿态优化方法 | |
| CN106989773B (zh) | 一种姿态传感器及姿态更新方法 | |
| CN109540135B (zh) | 水田拖拉机位姿检测和偏航角提取的方法及装置 | |
| CN104459728B (zh) | 一种基于gnss定位的磁偏角校准方法 | |
| CN104316080B (zh) | 一种姿态陀螺仪倾斜补偿四元数解算装置 | |
| CN102519463A (zh) | 一种基于扩展卡尔曼滤波的导航方法及装置 | |
| CN109737941B (zh) | 一种人体动作捕捉方法 | |
| CN114216456B (zh) | 一种基于imu与机器人本体参数融合的姿态测量方法 | |
| CN107316280B (zh) | 离岛卫星影像rpc模型高精度几何定位方法 | |
| CN110517209A (zh) | 数据处理方法、装置、系统以及计算机可读存储介质 | |
| CN103900566A (zh) | 一种消除地球自转角速度对旋转调制型捷联惯导系统精度影响的方法 | |
| CN106227368B (zh) | 一种人体关节角度解算方法及装置 | |
| CN103983234A (zh) | 一种基于智能移动设备的岩层产状测量方法 | |
| CN108088431B (zh) | 一种自校正电子罗盘及其校正方法 | |
| CN103913179A (zh) | 舰载单轴旋转调制捷联惯导姿态角修正方法 | |
| CN103364842B (zh) | 一种捷联式航空重力仪误差分离方法 | |
| CN102538787A (zh) | 一种数字式定向参数测量装置 | |
| CN103954271A (zh) | 一种包括全站仪的测量系统和测量方法 | |
| CN111412900B (zh) | 一种数字式姿态补偿和波浪测量系统及控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160120 Termination date: 20210107 |