CN108593965A - 一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法，首先将惯性导航系统安装在转台上，设置四环框架系统的工作模式为外环伺服跟踪内转角信号，并让惯性导航系统进行预热，然后建立比力模误差的矩阵观测方程，根据当前地理纬度，计算两位置或三位置下所有平台布局方案对应的观测矩阵的条件数，选出条件数最小的平台布局方案，并按方案调整惯性导航系统平台，在每一个平台布局下连续采集一昼夜的比力数据，最后将比力数据输入到静态卡尔曼滤波器中并估计出相应的加速度计误差参数。本发明可精确估计出加速度计9个误差参数，仿真结果表明该方法的标定精度可达1×10^‑6 g量级，方法可行、简便、经济，具有较强的工程应用潜力。

Description

一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法

技术领域

本发明涉及仪器仪表标定技术领域，尤其涉及一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法。

背景技术

惯性导航系统以牛顿力学为基础，唯一需要的信息是载体的运动加速度，不依赖任何外部参考信息就能提供导航参数，是名副其实的自主式导航系统。惯性导航系统不向外部辐射任何能量，具有很好的隐蔽性，而且很少受天气和人为等干扰因素的影响，在航空，航海，地面车辆和大地测量等技术领域具有广泛的应用。

作为比力敏感元件，加速度计是惯性导航系统的核心元件之一。对于空间稳定系统而言，加速度计组件的测量误差，一方面，在导航阶段通过导航解算机械编排直接造成同等量级的交变型或常值型的导航误差；另一方面，在初始对准与标定阶段通过影响陀螺漂移系数的估计精度而间接造成随时间积累的导航误差。由于实际的加速度计组件存在电路、机械、光学以及加工装配误差等诸多因素，比力测量将不可避免地出现系统性误差，并且这种误差不是长期稳定的。对系统性误差进行定期标定和补偿是提高加速度计测量精度的一个重要举措。

加速度计标定方法大致可分为两类：实验室标定法和系统级标定法。基于实验室环境的标定法，如十八位置标定法十位置标定法和全组合标定法等，这类方法依赖于静止基座条件和双轴/三轴精密转台设备提供精确的姿态与姿态角速率信息，由于在实际应用场合往往无法提供理想的实验室环境，这类方法在应用现场难以实现。而且，如前所述，加速度计组件的系统误差是需要定期标定的，若采用基于实验室环境的标定法，则定期拆装加速度计组件是不可避免的，因而将增加维护成本和风险(拆装过程可能损坏其它部件)。而系统级标定法(或称为在线标定法)，如基于比力模的加速度计标定方法，这种方法主要利用的是：准静态条件下理想加速度计组件输出的比力模等于本地重力值。这种标定法不依赖转台等精密设备，对现场环境的适应性强，但是可分离出的误差参数个数有限，并且会有较大的参数估计误差，尤其是在系泊状态下，由于载体角运动，系统无法处在惯性稳定的状态下，使得系统的动态测量精度大大降低。

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明提供一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法，可以根据实际精度需要，选择两位置法或者三位置法并利用Kalman滤波器在线估计出6个或9个加速度计误差参数，并在加速度计组件层面上进行误差补偿，提高惯性导航系统的动态测量精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法，包括以下步骤：

步骤S1：将惯性导航系统安装在转台上，设置四环框架系统的工作模式为外环伺服跟踪内转角信号，并让惯性导航系统进行预热；

步骤S2：建立比力模误差的矩阵观测方程，根据当前地理纬度，计算两位置或三位置下所有平台布局方案对应的观测矩阵的条件数，并选出条件数最小的最优平台布局方案；

步骤S3：按最优方案调整惯性导航系统平台，在每一个平台布局下连续采集一昼夜的比力数据；

步骤S4：将比力数据输入到静态卡尔曼滤波器中并估计出相应的加速度计误差参数。

进一步地，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：针对三轴加速度计组件，建立基于比力模误差的矩阵观测方程：

z＝Hx+v(t) (1)

式中，

其中，g_l为比力模标称值，Δg_l为标称比力模误差，为平台坐标系中比力矢量的计算值，f^P为平台坐标系中比力矢量的真值；为平台坐标系中的零偏矢量；n^P为平台坐标系中的随机噪声矢量；Δλ_x、Δλ_y和Δλ_z分别为沿x、y和z敏感轴的相对标度因数误差，Δα_z、Δα_y和Δα_x分别为沿z、y和x轴的非正交安装误差,Δα_z＝Δβ_yz-Δβ_xz，Δα_y＝Δβ_xy-Δβ_zy，Δα_x＝Δβ_zx-Δβ_yx,Δβmn为m敏感轴绕平台坐标系n轴的安装误差，m＝x,y,z；n＝x,y,z；m≠n；加速度计组件误差参数共9个，包括相对标度因数误差Δλ_x、Δλ_y、Δλ_z，零偏误差非正交安装误差角Δα_x、Δα_y和Δα_z；

步骤S22：忽略垂线偏差的影响，将北东地坐标系中的重力矢量转化为平台坐标系中的比力矢量，并代入公式(1)，得到新的比力模误差观测方程中包含五个正交项系数，且各项系数均为加速度计组件9个误差参数的线性组合，5个正交项系数与9个加速度计组件误差系数之间的关系可记为

式中，c＝[c₀ c_1c c_1s c_2c c_2s]^T表示5个正交项系数向量；

s_ij＝[v_1iv_1j v_2iv_2j v_3iv_3j|v_1iv_2j v_1iv_3j v_2iv_3j]^T，e_j＝[v_1j v_2j v_3j]^T，

v_i的第j个元素记为v_ij；i＝1,2,3，j＝1,2,3，L为本地地理纬度；φ_y为重力圆锥面对称轴与平台坐标系z轴之间的夹角，ψ_z为重力圆锥面对称轴在平台坐标系xoy平面上的投影与平台坐标系x轴之间的夹角，重力圆锥面为在平台坐标系中连续观看本地重力矢量时，其轨迹形成的以地球自转轴为对称轴、半顶角为90°－L的圆锥面，φ_y和ψ_z用于描述重力圆锥面相对平台坐标系的角位置，一组φ_y和ψ_z的取值为一个平台布局，在同一纬度，设定不同的φ_y和ψ_z，可得到在不同角位置的重力圆锥面；

由准静态条件下N个不同位置的比力数据，N≥2，则根据式(2)可确定相应的正交项系数向量：c₁,c₂,…,c_N，同时，对第i个位置，可得矩阵：S_i、E_i和P_i，i＝1,2,…,N；若记x₁＝[Δλ_x Δλ_y Δλ_z|Δα_z Δα_y Δα_x]^T，

则有

ζ_N＝F_Nx (3)

如采用最小二乘法由式(2)估计x，要求矩阵可逆，或者秩等于9；

其中，为N位置情况下对应的观测矩阵；

步骤S23：采用数值仿真方法，令φ_y∈[-180°,0]，ψ_z∈[-180°,180°)，分别对φ_y和ψ_z在各自的取值区间上进行等间隔抽样，抽样间隔均为Δ，Δ>0，且令180°/Δ是一整数，则φ_y和ψ_z分别有N_y和N_z个采样点，N_y＝180°/Δ+1，N_z＝360°/Δ；当φ_y＝0或180°时，ψ_z取任意值，对应的重力圆锥面角位置都相同；因此，重力圆锥面实际上只有K＝(N_y-2)N_z+2个不同的角位置；此时，对于N位置情况(N<K)，共有N_A个不同的组合；

对每个组合，都可按式(4)计算及其秩和条件数，进而考察N位置情况下加速度计组件误差的可观测性和可观测度；

步骤S24：根据实际精度需要，选择N＝2或N＝3，计算两位置或三位置下当前纬度所有平台布局对应的观测矩阵的条件数，并选出条件数最小的平台布局方案。

进一步地，所述静态卡尔曼滤波器具体设计方案为：

根据公式(1)，将观测矩阵H中的比力真值用相应的计算值替换：

并设E[v(t)]＝0，E[v(t)·v(τ)]＝R·δ(t-τ)，R>0，δ(t)为狄拉克δ函数，得到9维静态卡尔曼滤波器，对标度因数和零偏误差进行在线估计：

计算滤波增益K_k:

测量修正:

其中，k＝1,2,3,…；为滤波器状态初始值，P₀为相应的协方差阵初始值；观测噪声阵R＝0.001，滤波器状态初始值为0向量，相应的协方差阵初始值是主对角元均为1×10¹⁰、其它元素均为零的9阶方阵。

进一步地，选择N＝2或N＝3时，限定其中一个位置的φ_y＝0。

与现有技术相比，本发明具有有益效果：

(1)结合比力模误差观测和惯性稳定的原理进行在线标定加速度计，在系泊状态下保持惯性平台相对惯性坐标系稳定在某个位置，并在该位置采集比力数据，利用Kalman滤波器进行在线标定；

(2)通过建立比力模误差观测方程，采用最小化条件数的方法优化平台布局方案，以及设计静态Kalman滤波器，可精确估计出加速度计9个误差参数；

(3)本发明标定精度可达1×10^-6g量级，方法可行、简便、经济，具有较强的工程应用潜力。

附图说明

图1是本发明一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法流程示意图；

图2是重力矢量轨迹与平台坐标系P系之间的几何关系示意图；

图3是本发明实施例中N＝2时所有平台布局方案对应的观测矩阵的秩的仿真图；

图4是本发明实施例中忽略非正交安装误差后N＝2时所有平台布局方案对应的观测矩阵的秩的仿真图；

图5是本发明实施例中N＝3时所有平台布局方案对应的观测矩阵的秩的仿真图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图6(a)是本发明实施例中N＝2时L＝10°观测矩阵条件数的分布图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图6(b)是本发明实施例中N＝2时L＝20°观测矩阵条件数的分布图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图6(c)是本发明实施例中N＝2时L＝30°观测矩阵条件数的分布图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图6(d)是本发明实施例中N＝2时L＝40°观测矩阵条件数的分布图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图6(e)是本发明实施例中N＝2时L＝50°观测矩阵条件数的分布图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图6(f)是本发明实施例中N＝2时L＝60°观测矩阵条件数的分布图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图7(a)是本发明实施例中N＝2时观测矩阵条件数的全局分布图；

图7(b)是本发明实施例中N＝2时观测矩阵条件数的局部分布图；

图8(a)是本发明实施例中N＝3时观测矩阵条件数的全局分布图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图8(b)是本发明实施例中N＝3时观测矩阵条件数的局部分布图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图9是本发明实施例中N＝3时加速度计参数估计曲线图(其中一个位置的φ_y＝0)；

图10是本发明实施例中N＝2时加速度计参数估计曲线图(其中一个位置的φ_y＝0)。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法，包括以下步骤：

步骤S1：将惯性导航系统安装在转台上，设置四环框架系统的工作模式为外环伺服跟踪内转角信号，并让惯性导航系统进行预热；

步骤S2：建立比力模误差的矩阵观测方程，根据当前地理纬度，计算两位置或三位置下所有平台布局对应的观测矩阵的条件数，并选出条件数最小的平台布局方案(最优方案)；

步骤S3：按最优方案调整惯性导航系统平台，在每一个平台布局下连续采集一昼夜的比力数据；

步骤S4：将比力数据输入到静态卡尔曼滤波器中并估计出相应的加速度计误差参数。

所述步骤S2利用数值方法计算N位置(N＝2，3)下所有平台布局对应的观测矩阵的条件数，其采用基于比力模误差观测的原理，并在平台惯性稳定的基础上，设计相应的平台布局方案，得到相应的观测矩阵，具体包括：

一、建立比力模误差观测方程

针对三轴加速度计组件，建立基于比力模误差的矩阵观测方程：

z＝Hx+v(t) (1)

式中，

其中，g_l为比力模标称值，Δg_l为标称比力模误差，为平台坐标系中比力矢量的计算值，f^P为平台坐标系中比力矢量的真值；为平台坐标系中的零偏矢量；n^P为平台坐标系中的随机噪声矢量；Δλ_x、Δλ_y和Δλ_z分别为沿x、y和z敏感轴的相对标度因数误差，Δα_z、Δα_y和Δα_x分别为沿z、y和x轴的非正交安装误差,Δα_z＝Δβ_yz-Δβ_xz，Δα_y＝Δβ_xy-Δβ_zy，Δα_x＝Δβ_zx-Δβ_yx,Δβ_mn为m敏感轴绕平台坐标系n轴的安装误差，m＝x,y,z；n＝x,y,z；m≠n；由式(1)易见，可被分离出来的加速度计组件误差参数共9个，包括相对标度因数误差Δλ_x、Δλ_y、Δλ_z，零偏误差非正交安装误差角Δα_x、Δα_y和Δα_z；这9个参数的标定值可直接用于加速度计在组件层面的误差补偿。

二、设计平台布局方案

忽略陀螺漂移、旋转调制误差和平台伺服跟踪误差等，在平台坐标系(P系)中连续观看本地重力矢量时，由于地球自转，其轨迹将形成一个以地球自转轴为对称轴、半顶角为90°-L(L为本地地理纬度)的圆锥面，如图2所示，称为重力圆锥面；重力圆锥面相对P系的角位置用两个参数来描述，记为φ_y和ψ_z；在同一纬度，设定不同的φ_y和ψ_z，可得到在不同角位置的重力圆锥面，对P系上的加速度计组件产生不同的激励效果，并联立若干个位置对应的激励，就可分离出加速度计组件前述的9个误差参数；将一组φ_y和ψ_z的取值称为一个位置，也称作一种平台布局。

三、推导出N位置情况下的观测矩阵

由于垂线偏差和重力异常的量级通常远小于纬度的正弦或余弦值，因此略去了垂线偏差的影响，在该前提下将n系(北东地坐标系)中的重力矢量转化为P系(平台坐标系)中的比力矢量，并代入比力模观测方程(1)，整理可得新的比力模误差观测方程中包含五个正交项，且各项系数均为加速度计组件9个误差参数的线性组合；若连续观测比力模误差序列一昼夜以上，则可估计出5个正交项系数，但由此至多只能分离出5个加速度计组件误差参数，单位置法无法估计出所有加速度误差。

并且5个正交项系数与9个加速度计组件误差系数之间的关系可记为

式中，c＝[c₀ c_1c c_1s c_2c c_2s]^T表示5个正交项系数向量；

s_ij＝[v_1iv_1j v_2iv_2j v_3iv_3j|v_1iv_2j v_1iv_3j v_2iv_3j]^T，e_j＝[v_1j v_2j v_3j]^T，

v_i的第j个元素记为v_ij；i＝1,2,3，j＝1,2,3，L为本地地理纬度；

由准静态条件下N个不同位置的比力数据，N≥2，则根据式(2)可确定相应的正交项系数向量：c₁,c₂,…,c_N，同时，对第i个位置，可得矩阵：S_i、E_i和P_i，i＝1,2,…,N；若记x₁＝[Δλ_x Δλ_y Δλ_z|Δα_z Δα_y Δα_x]^T，

则有

ζ_N＝F_Nx (3)

如采用最小二乘法由式(2)估计x，要求矩阵可逆，或者秩(Rank)等于9；

其中，为N位置情况下对应的观测矩阵；

四、利用数值方法进行可观测性分析

采用数值仿真方法，令φ_y∈[-180°,0]，ψ_z∈[-180°,180°)，分别对φ_y和ψ_z在各自的取值区间上进行等间隔抽样，抽样间隔均为Δ，Δ>0，且令180°/Δ是一整数，则φ_y和ψ_z分别有N_y和N_z个采样点，N_y＝180°/Δ+1，N_z＝360°/Δ；根据排列组合原理，可得N_yN_z组(φ_y,ψ_z)，当φ_y＝0或180°时，ψ_z取任意值，对应的重力圆锥面角位置都相同；因此，按照前述的采样方法，重力圆锥面实际上只有K＝(N_y-2)N_z+2个不同的角位置；此时，对于N位置情况(N<K)，共有NA个不同的组合；

对每个组合，都可按式(4)计算及其秩和条件数，进而考察N位置情况下加速度计组件误差的可观测性和可观测度；

在本实施例中，取Δ＝5°，则N_y＝180°/5°+1＝37，N_z＝360°/5°＝72。

对于N＝2，即两位置法，由式(5)可得两位置法的组合数为3178981，纬度依次取L＝10°,20°,30°,40°,50°,60°，对于每一个组合，计算矩阵的秩，结果如图3所示，易见，所有组合对应的秩都是8，由此可见，两位置法尚不能完全分离出9个加速度计误差参数。删去中与3个非正交安装误差对应的行和列，重新进行上述两位置情况的仿真，得到矩阵的秩，结果如图4所示，易见，大部分组合对应的秩为6，因此，在忽略非正交安装误差的条件下，通过恰当地设计两个重力圆锥面的角位置，两位置法能够完全分离出3个标度因数误差和3个零偏。

在本实施例中，N＝2时，限定其中一个位置的φ_y＝0，系统在正常工作状态下(φ_y≈0)的比力数据是常有的，因此，只需再取另一个位置的比力数据，即达到上述目的。

对于N＝3，由式(5)可得三位置法的组合数过为庞大，因此设定其中一个位置为φ_y＝0，此时，三位置法(下称限定三位置法)的组合数变为3176460，下称限定三位置法。纬度依次取L＝10°,20°,30°,40°,50°,60°，对于每一个组合，计算矩阵的秩，结果如图5所示，易见，所有组合对应的秩都是9。可见，限定三位置法有潜力完全分离出9个加速度计误差参数。

通过以上仿真分析可知，只要N＝2就可分离出3个标度因数和3个零偏，而N＝3有潜力分离出全部9个加速度计误差参数。

五、根据实际精度需要，选择相应的N位置法，利用数值方法计算N位置下对应的所有平台布局的观测矩阵的条件数，并挑选出最优平台布局。

因此可知N＝2或3就可分离出所需的加速度误差参数，考虑到常值型和随机型误差的影响，研究两位置法或三位置法在当前纬度下对应的所有平台布局方案的观测矩阵的条件数，并从中挑选出使误差传播增益尽可能小，即条件数最小的平台布局方案即可。

在本实施例中，静态卡尔曼滤波器具体设计方案为：

忽略二阶小量误差，根据公式(1)，将观测矩阵H中的比力真值用相应的计算值替换：

并设E[v(t)]＝0，E[v(t)·v(τ)]＝R·δ(t-τ)，R>0，δ(t)为狄拉克δ函数，得到9维静态卡尔曼滤波器，对x(标度因数和零偏误差)进行在线估计：

计算滤波增益K_k:

测量修正:

其中，k＝1,2,3,…；为滤波器状态初始值，P₀为相应的协方差阵初始值；观测噪声阵R＝0.001，滤波器状态初始值为0向量，相应的协方差阵初始值是主对角元均为1×10¹⁰、其它元素均为零的9阶方阵。

下面进行最小化观测矩阵条件数以及利用Kalman滤波器估计误差参数的仿真，观测加速度计误差参数估计精度以及收敛情况。不失一般性，在下面的仿真将纬度取为10°,20°,30°,40°,50°,60°，观测多组数据。

最小化观测矩阵条件数的仿真：

对于限定两位置法，设定其中一个位置为φ_y＝0，在不同纬度处，计算出矩阵的条件数随另一个平台布局变化的分布情况，如图6所示。根据图6，可得到在不同纬度处矩阵条件数取最小值时对应的平台布局。

对于一般两位置法，忽略非正交安装误差的条件下，大部分平台布局方案对应的矩阵的秩为6，计算秩为6的矩阵的条件数并按升序排列，结果如7所示。由图7可知:一般两位置法对应的矩阵条件数最小值介于3.1和5.0之间，是同纬度的限定两位置法的0.5～0.75倍。取各纬度处最小条件数对应的若干组平台布局方案，列成表1。在表1中注意到，每一组平台布局方案的两个位置对应的φ_y角均相差70°；在纬度40°、50°和60°，平台布局方案几乎相同。

表1

对于限定三位置法，限定其中一个平台布局满足φ_y＝0，由图5知，在不同纬度处，矩阵的秩均为9，因此，根据式容易计算出相应的条件数，按升序排列，结果如图8所示。由图8易见，限定三位置法对应的矩阵条件数最小值介于3.4和5.0之间，略高于同纬度的一般两位置法，并且随着纬度增大，最小条件数有增加的趋势。取各纬度处最小条件数对应的若干组平台布局方案，列成表2。

表2

加速度计误差参数估计的仿真：

在此设置仿真参数为：

(1)陀螺：常值漂移1×10^-3°/h量级，摆性项0.1°/h/g量级，壳体翻滚失准角4'；

(2)加速度计组件：每只加表附加零均值的随机噪声，噪声强度1×10^-3g，9个误差参数设置，列为表3。

(3)由最小化观测矩阵的条件数的仿真可知，针对限定三位置法，在纬度10°,20°,30°,40°,50°处分别产生3组系统仿真数据(与3种平台布局方案对应，每一组长度一天)，具体的平台布局，列为表4；针对两位置法，仅在纬度40°处产生2组系统仿真数据，两种平台布局分别是(φ_y＝0,ψ_z＝0)和 这里，四环框架系统采用外环伺服跟踪内环转角信号的模式。

(4)在各纬度处，将第(3)步产生的比力数据输入到所设计的静态Kalman滤波器，给出相应的加速度计组件误差参数估计值。

表3

表4

限定三位置法和两位置法的估计结果分别列为表5和表6。

表5

a.序号I是无重力异常情况；

b.序号II是重力异常为5e-5g情况。

表6

a.序号I是无重力异常情况；

b.序号II是重力异常为5e-5g情况。

由仿真结果可知：I)在无重力异常的情况下，加速度计误差参数的估计精度达到1×10^-6g量级，另外，随着纬度增加，参数估计误差有增大的趋势；II)重力异常几乎百分之百反映到三个标度因数的估计误差中，而对其余加速度计参数的估计未造成显著影响。

纬度30°处限定三位置法对应的加速度计参数估计曲线，如图9所示。

由图可得：I)在第一天，3个标度因数误差和z向零偏误差的估计值严重偏离真值，而其它5个参数的估计值则有向相应真值收敛的趋势，特别地，Δα_z的收敛速度最快。3个标度因数误差和z向零偏误差相互耦合在一起，因而是不分离的，而Δα_z恰好是正交项系数之一，因而可直接分离；II)在第二天，除了Δα_y较显著地偏离真值且波动较大外，其它8个参数几乎收敛到相应真值；III)在第三天，9个参数基本上都收敛到相应的真值。

纬度40°处限定两位置法对应的加速度计参数估计曲线，如图10所示。

可见，I)在第一天，参数收敛情况与限定三位置法相似，只有x和y向零偏误差收敛到接近相应真值(相差1×10^-4g量级)；II)在第二天，6个参数基本都收敛到相应的真值。这与第四点中限定两位置法的可观测性分析结果相一致；III)与图9对照，参数收敛速度总体上比限定三位置法快。

本发明基于已有的比力模观测原理，提供了一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法，是一种系统级标定方法，与传统方法所不同的是，本方法结合比力模误差观测和惯性稳定的原理进行在线标定加速度计，即在系泊状态下保持惯性平台相对惯性坐标系稳定在某个位置，并在该位置采集比力数据利用Kalman滤波器进行在线标定。本方法根据当地纬度，采用最小化观测矩阵的条件数来选择最佳的平台位置，并且只需三个位置就可估计出全部9个误差参数，大大提高了动态测量精度，仿真也表明参数估计精度高达1×10^-6g量级，方法可行、简便、经济，具有较强的工程应用潜力。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将惯性导航系统安装在转台上，设置四环框架系统的工作模式为外环伺服跟踪内转角信号，并让惯性导航系统进行预热；

步骤S2：建立比力模误差的矩阵观测方程，根据当前地理纬度，计算两位置或三位置下所有平台布局方案对应的观测矩阵的条件数，并选出条件数最小的最优平台布局方案；

步骤S3：按最优平台布局方案调整惯性导航系统平台，在每一个平台布局下连续采集一昼夜的比力数据；

步骤S4：将比力数据输入到静态卡尔曼滤波器中并估计出相应的加速度计误差参数。

2.根据权利要求1所述的加速度计系泊状态标定方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：针对三轴加速度计组件，建立基于比力模误差的矩阵观测方程：

z＝Hx+v(t) (1)

式中，

其中，g_l为比力模标称值，Δg_l为标称比力模误差，为平台坐标系P系中比力矢量的计算值，f^P为平台坐标系P系中比力矢量的真值；为平台坐标系P系中的零偏矢量；n^P为平台坐标系P系中的随机噪声矢量；Δλ_x、Δλ_y和Δλ_z分别为沿x、y和z敏感轴的相对标度因数误差，Δα_z、Δα_y和Δα_x分别为沿z、y和x轴的非正交安装误差,Δα_z＝Δβ_yz-Δβ_xz，Δα_y＝Δβ_xy-Δβ_zy，Δα_x＝Δβ_zx-Δβ_yx,Δβ_mn为m敏感轴绕平台坐标系P系n轴的安装误差，m＝x,y,z；n＝x,y,z；m≠n；加速度计组件误差参数共9个，包括相对标度因数误差Δλ_x、Δλ_y、Δλ_z，零偏误差非正交安装误差角Δα_x、Δα_y和Δα_z；

步骤S22：忽略垂线偏差的影响，将北东地坐标系n系中的重力矢量转化为平台坐标系P系中的比力矢量，并代入公式(1)，得到新的比力模误差观测方程中包含五个正交项系数，且各项系数均为加速度计组件9个误差参数的线性组合，5个正交项系数与9个加速度计组件误差系数之间的关系可记为

式中，c＝[c₀ c_1c c_1s c_2c c_2s]^T表示5个正交项系数向量；

s_ij＝[v_1iv_1j v_2iv_2j v_3iv_3j|v_1iv_2j v_1iv_3j v_2iv_3j]^T，e_j＝[v_1j v_2j v_3j]^T，

v_i的第j个元素记为v_ij；i＝1,2,3，j＝1,2,3，L为本地地理纬度；φ_y为重力圆锥面对称轴与平台坐标系z轴之间的夹角，ψ_z为重力圆锥面对称轴在平台坐标系xoy平面上的投影与平台坐标系x轴之间的夹角，重力圆锥面为在平台坐标系P系中连续观看本地重力矢量时，其轨迹形成的以地球自转轴为对称轴、半顶角为90°－L的圆锥面，φ_y和ψ_z用于描述重力圆锥面相对平台坐标系的角位置，一组φ_y和ψ_z的取值为一个平台布局，在同一纬度，设定不同的φ_y和ψ_z，可得到在不同角位置的重力圆锥面；

由准静态条件下N个不同位置的比力数据，N≥2，则根据式(2)可确定相应的正交项系数向量：c₁,c₂,…,c_N，同时，对第i个位置，可得矩阵：S_i、E_i和P_i，i＝1,2,…,N；若记x₁＝[Δλ_x Δλ_y Δλ_z|Δα_z Δα_y Δα_x]^T，

则有

ζ_N＝F_Nx (3)

如采用最小二乘法由式(2)估计x，要求矩阵可逆，或者秩等于9；

其中，为N位置情况下对应的观测矩阵；

步骤S23：采用数值仿真方法，令φ_y∈[-180°,0]，ψ_z∈[-180°,180°)，分别对φ_y和ψ_z在各自的取值区间上进行等间隔抽样，抽样间隔均为Δ，Δ>0，且令180°/Δ是一整数，则φ_y和ψ_z分别有N_y和N_z个采样点，N_y＝180°/Δ+1，N_z＝360°/Δ；当φ_y＝0或180°时，ψ_z取任意值，对应的重力圆锥面角位置都相同；因此，重力圆锥面实际上只有K＝(N_y-2)N_z+2个不同的角位置；此时，对于N位置情况N<K，共有N_A个不同的组合；

对每个组合，都可按式(4)计算及其秩和条件数，进而考察N位置情况下加速度计组件误差的可观测性和可观测度；

步骤S24：根据实际精度需要，选择N＝2或N＝3，计算两位置或三位置下当前纬度所有平台布局方案对应的观测矩阵的条件数，并选出条件数最小的平台布局方案。

3.根据权利要求2所述的加速度计系泊状态标定方法，其特征在于，所述静态卡尔曼滤波器具体设计方案为：

根据公式(1)，将观测矩阵H中的比力真值用相应的计算值替换：

并设E[v(t)]＝0，E[v(t)·v(τ)]＝R·δ(t-τ)，R>0，δ(t)为狄拉克δ函数，得到9维静态卡尔曼滤波器，对标度因数和零偏误差进行在线估计：

计算滤波增益K_k:

测量修正:

其中，k＝1,2,3,…；为滤波器状态初始值，P₀为相应的协方差阵初始值；观测噪声阵R＝0.001，滤波器状态初始值为0向量，相应的协方差阵初始值是主对角元均为1×10¹⁰、其它元素均为零的9阶方阵。

4.根据权利要求2所述的加速度计系泊状态标定方法，其特征在于，选择N＝2或N＝3时，限定其中一个位置的φ_y＝0。