CN105509768A - 一种单轴寻北仪的误差标定方法 - Google Patents

Abstract

一种单轴寻北仪的误差标定方法，包括以下步骤：首先驱动转台进行四位置测试，标定出单轴寻北仪仪表系与载体系之间的控制偏角；然后以寻北仪仪表系为标定坐标系，控制转台进行相应的位置和速率测试；最后依据单轴寻北仪的误差模型完成各项误差系数的解算。本发明解决了单轴寻北仪载体系和仪表系不确定的角度关系问题，采用了简单的单轴寻北仪误差补偿模型及位置速率标定方法，实现了单轴寻北仪的误差标定。本发明的标定方法耗时少、计算简单，能够快速完成标定测试。

Description

一种单轴寻北仪的误差标定方法

技术领域

本发明提供了一种单轴寻北仪的误差标定方法，适用于利用单一陀螺和单一加速度计进行寻北的场合，属于惯性导航技术领域。

背景技术

单轴寻北仪是由单陀螺仪、单加速度计和相应的转动机构装置组成，陀螺仪和加速度计安装于寻北仪本体上，本体两端装有编码器及转动机构，由控制算法控制转动机构驱动本体进行多位置转动，再利用每个位置上的陀螺仪和加速度计的输出数据进行寻北解算。

单轴寻北仪是以本体仪表系为基准进行陀螺仪和加速度计数据采样，但对外输出的寻北结果为地理系，其中要经过仪表系、载体系和地理系三种坐标系的转换。传统的寻北仪是通过机械结构方式保证仪表系与载体系之间仅存在安装误差等小量误差，且可以通过传统标定方法获得。而对于没有机械结构限制的单轴寻北仪而言，仪表系和载体系之间只能依靠控制算法来确定两坐标系之间的位置关系。由于结构设计的限制，只能在安装时尽量保证仪表系与载体系之间的小角度，但该角度仍可能在几十度的范围内，因此无法再按照传统的方法进行标定，必须研究合理适用的标定方法。

另外，除了必须对两坐标系之间的角度偏差进行标定之外，还必须对寻北仪的系统误差进行标定，如仪表漂移误差、标度因数误差以及安装误差等。与传统的三陀螺和三加表的惯性导航系统不同，单轴寻北仪仅安装有单陀螺仪和单加速度计，无法按现有误差模型及标定方法进行标定及补偿，因此必须重新分析系统的误差特性，建立适用于单轴寻北仪的误差模型及误差标定方法。

因此，如何建立单轴寻北仪误差模型，解决带转动机构的单轴寻北仪的误差标定问题，是实现高精度寻北仪的基础。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种单轴寻北仪的误差标定方法，提出了适用于单轴寻北仪的误差模型及误差标定方法，解决了带转动机构的单轴寻北仪的误差标定问题，实现了单轴寻北仪简单快速误差标定。

本发明的技术解决方案：

一种单轴寻北仪的误差标定方法，步骤如下：

(1)建立单轴寻北仪误差模型，确定要进行误差标定的参数；

(2)将单轴寻北仪安装在三轴转台上，单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b以三轴转台内环轴、中环轴和外环轴为基准；

所述的单轴寻北仪载体系为OX_bY_bZ_b，其中坐标原点O位于寻北仪重心处，OY_b轴沿寻北仪纵轴指向前，OX_b轴沿寻北仪横轴指向右，OZ_b轴垂直于OX_bY_b，并沿寻北仪竖轴指向上；

(3)启动单轴寻北仪，控制单轴寻北仪仪表系OXYZ绕OZ轴转动，使OY轴锁定在零位，调节三轴转台使单轴寻北仪静置于四个不同位置；.

所述的单轴寻北仪仪表系为OXYZ，其中仪表系OZ轴与载体系OZ_b轴重合，OZ轴垂直于OXY，OY轴为仪表安装轴，OX轴与OY、OZ轴构成右手定则；

(4)在第k个位置时，k＝1，2，3，4，采集单轴寻北仪中的陀螺仪经过Δt秒输出的脉冲数均值NP_gy(k)，并计算出单轴寻北仪仪表系OXYZ与载体系OX_bY_bZ_b的零位偏角Δφ；

(5)调节三轴转台使单轴寻北仪分别进行十位置静置；

(6)在第i个位置时，i＝1，2，3…10，分别采集陀螺仪和加速度计经过Δt秒输出的脉冲数累加和NJ_gy(i)和NJ_ay(i)；

(7)根据步骤(6)得到的陀螺仪和加速度计的十位置采样值，计算出单轴寻北仪加速度计的误差系数；

(8)调整三轴转台使单轴寻北仪按八阶段速率测试方法进行测试；

(9)在第j个测试阶段时，j＝1，2，3…7，分别采集单轴寻北仪陀螺仪和加速度计经过Δt秒输出的脉冲累加和NV_gy(j)和NV_ay(j)；

(10)根据陀螺仪和加速度计输出的脉冲累加和NV_gy(j)和NV_ay(j)，计算出单轴寻北仪陀螺仪的误差系数，完成单轴寻北仪的误差标定。

所述的单轴寻北仪误差模型包括陀螺仪误差模型和加速度计误差模型：

陀螺仪误差模型为：

其中，ω_y为陀螺仪角速率输出，N_gy为陀螺仪采样脉冲数，K_gy为陀螺仪标度因数，T为采样时间，D_0y为陀螺仪零偏，E_gzy为陀螺仪安装误差，ω_ie为地球自转角速率，为当地纬度值；K_gy、D_0y和E_gzy为需要标定的误差；

加速度计误差模型为：

$\frac{N_{ay}}{K_{ay}T}=\frac{K_{0y}}{K_{ay}}+a_y+E_{azy}\·g,$

其中，a_y为加速度计输出，N_ay为加速度计采样脉冲数，K_ay为加速度计标度因数，T为采样时间，K_0y为加速度计零偏，E_azy为加速度计安装误差，g为当地重力加速度，K_ay、K_0y和E_azy为需要标定的误差。

所述步骤(3)中单轴寻北仪四位置分别为：

位置1：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于东北天方位；

位置2：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于北西天方位；

位置3：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于西南天方位；

位置4：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于南东天方位。

步骤(4)中单轴寻北仪仪表系OXYZ与载体系OX_bY_bZ_b的零位偏角Δφ的计算方法为：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\φ}=\left|\arctan \left(\frac{{\mathrm{NP}}_{gy}\left(2\right)-{\mathrm{NP}}_{gy}\left(4\right)}{{\mathrm{NP}}_{gy}\left(1\right)-{\mathrm{NP}}_{gy}\left(3\right)}\right)\right|\×180/\mathrm{\π},$

其中，Δφ为仪表系OXYZ的OY轴锁定于零位时与载体系OX_bY_bZ_b的OY_b轴的零位偏角，取值范围为0°<Δφ<90°。

步骤(5)中单轴寻北仪十位置分别为：

第一位置1：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东天南方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

第二位置2：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东地北方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

第三位置3：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东北天方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

第四位置4：在第三位置3基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第五位置5：在第四位置4基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第六位置6：在第五位置5基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第七位置7：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于西北地方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

第八位置8：在第七位置7基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第九位置9：在第八位置8基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第十位置10：在第九位置9基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置。

所述的计算单轴寻北仪加速度计误差系数包括：加速度计零偏K_oy、加速度计正标度因数负标度因数标度因数均值以及安装误差E_azy，具体计算方法为：

加速度计零偏 $K_{0y}=\frac{\underset{i=3}{\overset{i=10}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(i\right)}{8\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}t},$

加速度计正标度因数 $K_{ay}^{+}=\frac{{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(1\right)}{\mathrm{\&Delta;}t}-K_{0y},$

加速度计负标度因数 $K_{ay}^{-}=-\frac{{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(2\right)}{\mathrm{\&Delta;}t}+K_{0y},$

加速度计安装误差 $E_{azy}==\frac{\underset{i=3}{\overset{i=6}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(i\right)-\underset{i=7}{\overset{i=10}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(i\right)}{4\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}t\&CenterDot;(K_{gy}^{+}+K_{gy}^{-})}.$

步骤(8)中单轴寻北仪八阶段速率测试方法为：

阶段1：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东天南方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置采样；

阶段2：在完成阶段1基础上，绕转台外环轴匀速正转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段3：在完成阶段2基础上，绕转台外环轴匀速反转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段4：静置于阶段3再次采样；

阶段5：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系放置于东北天方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后放置；

阶段6：在完成阶段5基础上，绕转台外环轴匀速正转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段7：在完成阶段6基础上，绕转台外环轴匀速反转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段8：静置于阶段7再次采样。

所述的计算单轴寻北仪陀螺误差系数包括：陀螺零偏D_0y、陀螺正标度因数陀螺负标度因数以及安装误差E_gzy，具体计算方法为：

陀螺正标度因数 $K_{gy}^{+}=\frac{{\mathrm{NV}}_{gy}\left(3\right)-\left({\mathrm{NV}}_{gy}\right(1)+{\mathrm{NV}}_{gy}(4\left)\right)/2.0}{360\&CenterDot;3600},$

陀螺负标度因数 $K_{gy}^{-}=\frac{-{\mathrm{NV}}_{gy}\left(4\right)+\left({\mathrm{NV}}_{gy}\right(1)+{\mathrm{NV}}_{gy}(4\left)\right)/2.0}{360\&CenterDot;3600},$

陀螺安装误差 $E_{gzy}=\frac{{\mathrm{NV}}_{gy}\left(6\right)-{\mathrm{NV}}_{gy}\left(7\right)}{360\&CenterDot;3600\&CenterDot;(K_{gy}^{+}+K_{gy}^{-})},$

陀螺零偏 $D_{0y}=\frac{\underset{i=1}{\overset{i=10}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{gy}\left(i\right)}{5\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}t\&CenterDot;(K_{gy}^{+}+K_{gy}^{-})}.$

所述的采样时间Δt取值范围为Δt≥60s。

本发明与现有技术相比的优点如下：

(1)本发明利用简单的四位置算法解算出仪表系和载体系之间的控制误差偏角，解决了无机械结构保证情况下的坐标转换问题，为标定出单轴寻北仪的误差系数奠定了基础；设计了独特的十位置和八阶段速率测试方法，配合先期标定出的仪表系和载体系的零位偏角，实现了基于仪表系的误差标定。相比现有技术，本发明巧妙地解决了单轴寻北仪载体系和仪表系不确定的角度关系问题，降低了寻北仪结构设计和机械加工的难度，同时测试方法简单可靠，完全能保证单轴寻北仪的误差标定精度。

(2)本发明中提出的单轴寻北仪误差模型，充分考虑了寻北仪单个陀螺和单个加速度计的各项误差源，不仅标定方法简单，而且能全面标定出系统所有误差模型系数；

(3)本发明的两次位置和一次速率测试方法，不仅耗时短、易于实现，而且误差系数的计算简单，能快速实现单轴寻北仪的误差标定。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的单轴寻北仪三轴转台安装示意图；

图3为单轴寻北仪仪表系OXYZ与载体系OX_bY_bZ_b的关系示意图。

具体实施方式

单轴寻北仪主要由一个单轴陀螺仪、一个加速度计和相应的转动机构装置组成，针对单轴寻北仪的误差标定，实际上就是针对其中陀螺仪和加速度计的误差标定。

单轴寻北仪载体系定义为OX_bY_bZ_b，其中坐标原点O位于寻北仪重心处，OY_b轴沿寻北仪纵轴指向前，OX_b轴沿寻北仪横轴指向右，OZ_b轴垂直于OX_bY_b，并沿寻北仪竖轴指向上。

单轴寻北仪仪表系定义为OXYZ，其中仪表系OZ轴与载体系OZ_b轴重合，OZ轴垂直于OXY，OY轴为仪表安装轴，OX轴与OY、OZ轴构成右手定则。单轴寻北仪仪表系OXYZ与载体系OX_bY_bZ_b的关系见图3所示，由单轴寻北仪的结构设计可以将两坐标系的零位偏角Δφ限制在以载体系OX_bY_bZ_b为基准的逆时针90°范围内。

陀螺仪和加速度计均安装于仪表系OXYZ的OY轴上，转动机构安装于仪表系OXYZ的OZ轴两端，本体可以绕OZ轴旋转。

所述的单轴寻北仪误差模型包括陀螺仪误差模型和加速度计误差模型：

陀螺仪误差模型为：

其中，ω_y为陀螺仪角速率输出，N_gy为陀螺仪采样脉冲数，K_gy为陀螺仪标度因数，T为采样时间，D_0y为陀螺仪零偏，E_gzy为陀螺仪安装误差，ω_ie为地球自转角速率，为当地纬度值。

加速度计误差模型为：

$\frac{N_{ay}}{K_{ay}T}=\frac{K_{0y}}{K_{ay}}+a_y+E_{azy}\&CenterDot;g,$

其中，a_y为加速度计输出，N_ay为加速度计采样脉冲数，K_ay为加速度计标度因数，T为采样时间，K_0y为加速度计零偏，E_azy为加速度计安装误差，g为当地重力加速度。

如图1所示，本发明提供的一种单轴寻北仪的误差标定方法，步骤如下：

(1)建立单轴寻北仪误差模型，确定要进行误差标定的参数；

(2)将单轴寻北仪安装在三轴转台上，单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b以三轴转台内环轴、中环轴和外环轴为基准。图2给出了单轴寻北仪的三轴转台安装示意图。所述的单轴寻北仪载体系为OX_bY_bZ_b，其中坐标原点O位于寻北仪重心处，OY_b轴沿寻北仪纵轴指向前，OX_b轴沿寻北仪横轴指向右，OZ_b轴垂直于OX_bY_b，并沿寻北仪竖轴指向上；

(3)启动寻北仪，控制单轴寻北仪仪表系OXYZ绕OZ轴转动，使OY轴锁定在零位。调节三轴转台使单轴寻北仪静置于四个不同位置，具体位置为：

位置1：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于东北天方位；

位置2：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于北西天方位；

位置3：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于西南天方位；

位置4：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于南东天方位；

所述的单轴寻北仪仪表系为OXYZ，其中仪表系OZ轴与载体系OZ_b轴重合，OZ轴垂直于OXY，OY轴为仪表安装轴，OX轴与OY、OZ轴构成右手定则；

(4)在第k个位置时(k＝1，2，3，4)，采集陀螺仪经过Δt秒输出的脉冲数均值NP_gy(k)，并计算出单轴寻北仪仪表系OXYZ与载体系OX_bY_bZ_b的零位偏角Δφ，具体计算方法为：

$\mathrm{\&Delta;}\mathrm{\&phi;}=\left|\arctan \left(\frac{{\mathrm{NP}}_{gy}\left(2\right)-{\mathrm{NP}}_{gy}\left(4\right)}{{\mathrm{NP}}_{gy}\left(1\right)-{\mathrm{NP}}_{gy}\left(3\right)}\right)\right|\&times;180/\mathrm{\&pi;},$

其中，Δφ为仪表系OXYZ的OY轴锁定于零位时与载体系OX_bY_bZ_b的OY_b轴的零位偏角，取值范围为0°<Δφ<90°，采样时间Δt取值范围为Δt≥60s；

(5)调节三轴转台使单轴寻北仪进行十位置静置测试，具体位置为：

位置1：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东天南方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

位置2：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东地北方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

位置3：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东北天方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

位置4：在位置3基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

位置5：在位置4基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

位置6：在位置5基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

位置7：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于西北地方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

位置8：在位置7基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

位置9：在位置8基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

位置10：在位置9基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置。

(6)在第i个位置时(i＝1，2，3…10)，分别采集陀螺仪和加速度计经过Δt秒输出的脉冲数累加和NJ_gy(i)和NJ_ay(i)，采样时间Δt取值范围为Δt≥60s；

(7)根据十位置采样值，计算出单轴寻北仪加速度计的零偏、正负标度因数和安装误差，具体计算方法为：

加速度计零偏 $K_{0y}=\frac{\underset{i=3}{\overset{i=10}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(i\right)}{8\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}t},$

加速度计正标度因数 $K_{ay}^{+}=\frac{{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(1\right)}{\mathrm{\&Delta;}t}-K_{0y},$

加速度计负标度因数 $K_{ay}^{-}=-\frac{{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(2\right)}{\mathrm{\&Delta;}t}+K_{0y},$

加速度计安装误差 $E_{azy}==\frac{\underset{i=3}{\overset{i=6}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(i\right)-\underset{i=7}{\overset{i=10}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(i\right)}{4\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}t\&CenterDot;(K_{gy}^{+}+K_{gy}^{-})}.$

(8)调整三轴转台使单轴寻北仪按八阶段速率测试方法进行测试，具体速率测试方法为：

阶段1：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东天南方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置采样；

阶段2：在位置1基础上，绕转台外环轴匀速正转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段3：在位置2基础上，绕转台外环轴匀速反转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段4：静置于位置3再次采样；

阶段5：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系放置于东北天方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后放置；

阶段6：在位置5基础上，绕转台外环轴匀速正转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段7：在位置6基础上，绕转台外环轴匀速反转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段8：静置于位置7再次采样。

(9)在第j个测试阶段时(j＝1，2，3…7)，分别采集单轴寻北仪陀螺仪和加速度计经过Δt秒输出的脉冲数NV_gy(j)和NV_ay(j)，采样时间Δt取值范围为Δt≥60s；

(10)根据速率测试数据，计算出单轴寻北仪陀螺仪的零漂、标度因数及安装误差，具体计算方法为：

陀螺正标度因数 $K_{gy}^{+}=\frac{{\mathrm{NV}}_{gy}\left(3\right)-\left({\mathrm{NV}}_{gy}\right(1)+{\mathrm{NV}}_{gy}(4\left)\right)/2.0}{360\&CenterDot;3600},$

陀螺负标度因数 $K_{gy}^{-}=\frac{-{\mathrm{NV}}_{gy}\left(4\right)+\left({\mathrm{NV}}_{gy}\right(1)+{\mathrm{NV}}_{gy}(4\left)\right)/2.0}{360\&CenterDot;3600},$

陀螺安装误差 $E_{gzy}=\frac{{\mathrm{NV}}_{gy}\left(6\right)-{\mathrm{NV}}_{gy}\left(7\right)}{360\&CenterDot;3600\&CenterDot;(K_{gy}^{+}+K_{gy}^{-})},$

陀螺零偏 $D_{0y}=\frac{\underset{i=1}{\overset{i=10}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{gy}\left(i\right)}{5\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}t\&CenterDot;(K_{gy}^{+}+K_{gy}^{-})}.$

到此，完成了单轴寻北仪误差标定。

实施例：

1).将单轴寻北仪安装于转台上，使载体系与转台各轴相重合。启动寻北仪控制单轴寻北仪仪表系OXYZ绕OZ轴转动，使OY轴锁定在零位。调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于4个不同位置，采样陀螺仪在Δt＝60s的脉冲数均值，如表1所示。

表1四位置测试采样数据

并计算出仪表系OXYZ与载体系OX_bY_bZ_b的零位偏角Δφ＝23.441571°；

2).调节三轴转台使单轴寻北仪仪表系OXYZ静置于10个不同位置，分别采集陀螺仪和加速度计经过Δt＝60s的脉冲数，如表2所示。

表2十位置测试采样数据

计算加速度计误差系数：

加速度计零偏：K_0y＝-4.11108E-02，

加速度计正标度因数：

加速度计负标度因数：

加速度计安装误差：E_azy＝6.024198E-03。

2).调节三轴转台使单轴寻北仪仪表系OXYZ的OY轴分别朝天和朝地，并按照速率测试方法进行测试，分别采集陀螺仪和加速度计经过Δt＝60s的脉冲数，如表3所示。

表3速率测试采样数据

计算陀螺误差系数：陀螺零偏D_0y、陀螺正标度因数陀螺负标度因数以及安装误差E_gzy，具体计算方法为：

陀螺正标度因数：

陀螺负标度因数：

陀螺安装误差：E_gzy＝-2.60004E-03，

陀螺零偏：D_0y＝0.079206。

经过实际工程的验证，本发明误差标定方法所标定的误差结果非常准确，完美解决了现有技术中存在的问题。

Claims (9)

1.一种单轴寻北仪的误差标定方法，其特征在于步骤如下：

(1)建立单轴寻北仪误差模型，确定要进行误差标定的参数；

(2)将单轴寻北仪安装在三轴转台上，单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b以三轴转台内环轴、中环轴和外环轴为基准；

所述的单轴寻北仪载体系为OX_bY_bZ_b，其中坐标原点O位于寻北仪重心处，OY_b轴沿寻北仪纵轴指向前，OX_b轴沿寻北仪横轴指向右，OZ_b轴垂直于OX_bY_b，并沿寻北仪竖轴指向上；

(3)启动单轴寻北仪，控制单轴寻北仪仪表系OXYZ绕OZ轴转动，使OY轴锁定在零位，调节三轴转台使单轴寻北仪静置于四个不同位置；.

所述的单轴寻北仪仪表系为OXYZ，其中仪表系OZ轴与载体系OZ_b轴重合，OZ轴垂直于OXY，OY轴为仪表安装轴，OX轴与OY、OZ轴构成右手定则；

(4)在第k个位置时，k＝1，2，3，4，采集单轴寻北仪中的陀螺仪经过Δt秒输出的脉冲数均值NP_gy(k)，并计算出单轴寻北仪仪表系OXYZ与载体系OX_bY_bZ_b的零位偏角Δφ；

(5)调节三轴转台使单轴寻北仪分别进行十位置静置；

(6)在第i个位置时，i＝1，2，3…10，分别采集陀螺仪和加速度计经过Δt秒输出的脉冲数累加和NJ_gy(i)和NJ_ay(i)；

(7)根据步骤(6)得到的陀螺仪和加速度计的十位置采样值，计算出单轴寻北仪加速度计的误差系数；

(8)调整三轴转台使单轴寻北仪按八阶段速率测试方法进行测试；

(9)在第j个测试阶段时，j＝1，2，3…7，分别采集单轴寻北仪陀螺仪和加速度计经过Δt秒输出的脉冲累加和NV_gy(j)和NV_ay(j)；

(10)根据陀螺仪和加速度计输出的脉冲累加和NV_gy(j)和NV_ay(j)，计算出单轴寻北仪陀螺仪的误差系数，完成单轴寻北仪的误差标定。

2.根据权利要求1所述的一种单轴寻北仪的误差标定方法，其特征在于：所述的单轴寻北仪误差模型包括陀螺仪误差模型和加速度计误差模型：

陀螺仪误差模型为：

其中，ω_y为陀螺仪角速率输出，N_gy为陀螺仪采样脉冲数，K_gy为陀螺仪标度因数，T为采样时间，D_0y为陀螺仪零偏，E_gzy为陀螺仪安装误差，ω_ie为地球自转角速率，为当地纬度值；K_gy、D_0y和E_gzy为需要标定的误差；

加速度计误差模型为：

$\frac{N_{ay}}{K_{ay}T}=\frac{K_{0y}}{K_{ay}}+a_y+E_{azy}\&CenterDot;g,$

其中，a_y为加速度计输出，N_ay为加速度计采样脉冲数，K_ay为加速度计标度因数，T为采样时间，K_0y为加速度计零偏，E_azy为加速度计安装误差，g为当地重力加速度，K_ay、K_0y和E_azy为需要标定的误差。

3.根据权利要求1所述的一种单轴寻北仪的误差标定方法，其特征在于：所述步骤(3)中单轴寻北仪四位置分别为：

位置1：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于东北天方位；

位置2：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于北西天方位；

位置3：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于西南天方位；

位置4：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系OX_bY_bZ_b静置于南东天方位。

4.根据权利要求1所述的一种单轴寻北仪的误差标定方法，其特征在于：步骤(4)中单轴寻北仪仪表系OXYZ与载体系OX_bY_bZ_b的零位偏角Δφ的计算方法为：

$\mathrm{\&Delta;}\mathrm{\&phi;}=\left|arctan\left(\frac{{\mathrm{NP}}_{gy}\left(2\right)-{\mathrm{NP}}_{gy}\left(4\right)}{{\mathrm{NP}}_{gy}\left(1\right)-{\mathrm{NP}}_{gy}\left(3\right)}\right)\right|\&times;180/\mathrm{\&pi;},$

其中，Δφ为仪表系OXYZ的OY轴锁定于零位时与载体系OX_bY_bZ_b的OY_b轴的零位偏角，取值范围为0°<Δφ<90°。

5.根据权利要求1所述的一种单轴寻北仪的误差标定方法，其特征在于：步骤(5)中单轴寻北仪十位置分别为：

第一位置1：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东天南方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

第二位置2：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东地北方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

第三位置3：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东北天方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

第四位置4：在第三位置3基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第五位置5：在第四位置4基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第六位置6：在第五位置5基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第七位置7：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于西北地方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置；

第八位置8：在第七位置7基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第九位置9：在第八位置8基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置；

第十位置10：在第九位置9基础上调节三轴转台绕载体系-OZ_b轴转动90°后静置。

6.根据权利要求1所述的一种单轴寻北仪的误差标定方法，其特征在于：所述的计算单轴寻北仪加速度计误差系数包括：加速度计零偏K_oy、加速度计正标度因数负标度因数标度因数均值以及安装误差E_azy，具体计算方法为：

加速度计零偏 $K_{0y}=\frac{\underset{i=3}{\overset{i=10}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(i\right)}{8\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}t},$

加速度计正标度因数 $K_{ay}^{+}=\frac{{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(1\right)}{\mathrm{\&Delta;}t}-K_{0y},$

加速度计负标度因数 $K_{ay}^{-}=-\frac{{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(2\right)}{\mathrm{\&Delta;}t}+K_{0y},$

加速度计安装误差 $E_{azy}==\frac{\underset{i=3}{\overset{i=6}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(i\right)-\underset{i=7}{\overset{i=10}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{ay}\left(i\right)}{4\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}t\&CenterDot;(K_{gy}^{+}+K_{gy}^{-})}.$

7.根据权利要求1所述的一种单轴寻北仪的误差标定方法，其特征在于：步骤(8)中单轴寻北仪八阶段速率测试方法为：

阶段1：调节三轴转台先使单轴寻北仪载体系放置于东天南方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后静置采样；

阶段2：在完成阶段1基础上，绕转台外环轴匀速正转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段3：在完成阶段2基础上，绕转台外环轴匀速反转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段4：静置于阶段3再次采样；

阶段5：调节三轴转台使单轴寻北仪载体系放置于东北天方位，再绕载体系-OZ_b轴转动Δφ角后放置；

阶段6：在完成阶段5基础上，绕转台外环轴匀速正转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段7：在完成阶段6基础上，绕转台外环轴匀速反转360°，转动过程时间应小于Δt，并确保在转动前后均能采样到静止数据；

阶段8：静置于阶段7再次采样。

8.根据权利要求1所述的一种单轴寻北仪的误差标定方法，其特征在于：所述的计算单轴寻北仪陀螺误差系数包括：陀螺零偏D_0y、陀螺正标度因数陀螺负标度因数以及安装误差E_gzy，具体计算方法为：

陀螺正标度因数 $K_{gy}^{+}=\frac{{\mathrm{NV}}_{gy}\left(3\right)-\left({\mathrm{NV}}_{gy}\right(1)+{\mathrm{NV}}_{gy}\left(4\right))/2.0}{360\&CenterDot;3600},$

陀螺负标度因数 $K_{gy}^{-}=\frac{-{\mathrm{NV}}_{gy}\left(4\right)+\left({\mathrm{NV}}_{gy}\right(1)+{\mathrm{NV}}_{gy}\left(4\right))/2.0}{360\&CenterDot;3600},$

陀螺安装误差 $E_{gzy}=\frac{{\mathrm{NV}}_{gy}\left(6\right)-{\mathrm{NV}}_{gy}\left(7\right)}{360\&CenterDot;3600\&CenterDot;\left(K_{gy}^{+}+K_{gy}^{-}\right)},$

陀螺零偏 $D_{0y}=\frac{\underset{i=1}{\overset{i=10}{\&Sigma;}}{\mathrm{NJ}}_{gy}\left(i\right)}{5\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}t\&CenterDot;(K_{gy}^{+}+K_{gy}^{-})}.$

9.根据权利要求1所述的一种单轴寻北仪的误差标定方法，其特征在于：所述的采样时间Δt取值范围为Δt≥60s。