本發(fā)明涉及一種共支架基座三捷聯(lián)慣組導(dǎo)航一致性試驗(yàn)方法，屬于航天試驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

運(yùn)載器飛行中采用多套捷聯(lián)慣性組件冗余模式提高飛行可靠性，現(xiàn)有運(yùn)載器采用三捷聯(lián)慣性測(cè)量組合。為考核捷聯(lián)慣性組件性能，需要進(jìn)行導(dǎo)航精度試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中，將三套捷聯(lián)慣性組件安裝在支架基座上，通過(guò)振動(dòng)臺(tái)控制施加規(guī)定振動(dòng)激勵(lì)來(lái)模擬飛行過(guò)程，通過(guò)總線錄取捷聯(lián)慣性組件脈沖數(shù)進(jìn)行導(dǎo)航計(jì)算，由于安裝支架基座平面較大，在振動(dòng)過(guò)程中存在撓曲變形，使得三套慣組輸出不一致。因此需要對(duì)三套捷聯(lián)慣性組件導(dǎo)航一致性和精度進(jìn)行評(píng)定，用于考核捷聯(lián)慣性組件對(duì)振動(dòng)過(guò)程的適應(yīng)能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種共支架基座三捷聯(lián)慣組導(dǎo)航一致性試驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)在振動(dòng)過(guò)程終對(duì)捷聯(lián)慣性組件的考核。

本發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

提供一種共支架基座三捷聯(lián)慣組導(dǎo)航一致性試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

(1)將三套捷聯(lián)慣性組件，捷聯(lián)慣組a、捷聯(lián)慣組b、捷聯(lián)慣組c分別安裝在支架基座上，通過(guò)支架基座固定在振動(dòng)臺(tái)上；測(cè)得三套捷聯(lián)慣性組件的方位角a0a、a0b、a0c，得到滾動(dòng)角捷聯(lián)慣性組件加電準(zhǔn)備完成后，根據(jù)捷聯(lián)慣性組件輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算三套捷聯(lián)慣性組件初始俯仰不水平度和偏航不水平度ψ0a、ψ0b、ψ0c；

(2)利用初始俯仰不水平度和偏航不水平度ψ0a、ψ0b、ψ0c，滾動(dòng)角γ0a、γ0b、γ0c計(jì)算三套捷聯(lián)慣性組件的四元數(shù)初始值；

(3)開(kāi)始振動(dòng)試驗(yàn)，記錄三套捷聯(lián)慣性組件中的陀螺和加速度計(jì)輸出數(shù)據(jù)；

(4)通過(guò)慣性導(dǎo)航算法進(jìn)行導(dǎo)航計(jì)算，獲得三套捷聯(lián)慣性組件輸出計(jì)算出的位置、速度和姿態(tài)；計(jì)算三套捷聯(lián)慣性組件兩兩之間的位置差值，并與閾值比較，判斷是否超差；計(jì)算三套捷聯(lián)慣性組件兩兩之間的速度差值，并與閾值比較，判斷是否超差；計(jì)算三套捷聯(lián)慣性組件兩兩之間的位置差值，并與閾值比較，判斷是否超差；計(jì)算三套捷聯(lián)慣性組件兩兩之間的姿態(tài)差值，并與閾值比較，判斷是否超差；如果兩套捷聯(lián)慣性組件之間的差值存在超差則認(rèn)為兩個(gè)捷聯(lián)慣性組件不一致。

優(yōu)選的，步驟(2)中利用初始俯仰不水平度和偏航不水平度ψ0a、ψ0b、ψ0c，滾動(dòng)角γ0a、γ0b、γ0c計(jì)算三套捷聯(lián)慣性組件的四元數(shù)初始值的具體方法為：捷聯(lián)慣組a的俯仰角為：捷聯(lián)慣組a的四元數(shù)qa，初始值q0a、q1a、q2a、q3a為：

捷聯(lián)慣組b的俯仰角為：捷聯(lián)慣組b的四元數(shù)初始值q0b、q1b、q2b、q3b為：

捷聯(lián)慣組c的俯仰角為：捷聯(lián)慣組c的四元數(shù)初始值q0c、q1c、q2c、q3c為：

優(yōu)選的，三套捷聯(lián)慣性組件的方位角a0a、a0b、a0c即為每套捷聯(lián)慣性組件與北向的夾角，通過(guò)瞄準(zhǔn)測(cè)得。

優(yōu)選的，如果兩個(gè)捷聯(lián)慣組一致，兩個(gè)捷聯(lián)慣組均與另外一個(gè)捷聯(lián)慣組不一致，則認(rèn)為另外一個(gè)慣組一致性差，器件偏差大。

優(yōu)選的，如果存在捷聯(lián)慣性組件不一致的情況，則通過(guò)后續(xù)分析區(qū)分捷聯(lián)慣性組件和支架基座對(duì)導(dǎo)航一致性產(chǎn)生的影響，如果由于支架基座產(chǎn)生的不一致，則對(duì)飛行過(guò)程中一致性判斷閾值進(jìn)行補(bǔ)償。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明在振動(dòng)環(huán)境中，通過(guò)共基座三捷聯(lián)慣性組件導(dǎo)航一致性仿真試驗(yàn)，評(píng)估三套捷聯(lián)慣性組件導(dǎo)航一致性和精度。

(2)本發(fā)明可以對(duì)飛行過(guò)程中三套捷聯(lián)慣性組件一致性判斷提供依據(jù)，避免在飛行中出現(xiàn)由于支架基座影響而導(dǎo)致的誤判。

(3)本發(fā)明的方法利用實(shí)際飛行使用的支架和慣組，采用實(shí)際慣組輸出數(shù)據(jù)，試驗(yàn)準(zhǔn)確，可對(duì)飛行中的數(shù)據(jù)處理提供有效指導(dǎo)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的三套捷聯(lián)慣性組件安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

試驗(yàn)方法主要包括如下步驟：

(1)捷聯(lián)慣性組件方位角、不水平度計(jì)算

如圖1所示，將三套捷聯(lián)慣性組件(主慣組a、備份慣組b、備份慣組c)安裝在支架基座上，通過(guò)支架基座固定在振動(dòng)臺(tái)上，試驗(yàn)開(kāi)始前測(cè)得三套捷聯(lián)慣性組件的方位角a0a、a0b、a0c，得到滾動(dòng)角

捷聯(lián)慣性組件加電30分鐘，根據(jù)捷聯(lián)慣性組件輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算三套捷聯(lián)慣性組件初始俯仰不水平度和偏航不水平度ψ0a、ψ0b、ψ0c。

(2)四元數(shù)初始值計(jì)算

采用步驟(1)中獲得的初始不水平度和滾動(dòng)角進(jìn)行四元數(shù)初始值計(jì)算：

主慣組a的俯仰角為：主慣組a的四元數(shù)qa，初始值q0a、q1a、q2a、q3a為：

備份慣組b的俯仰角為：備份慣組b的四元數(shù)初始值q0b、q1b、q2b、q3b為：

備份慣組c的俯仰角為：備份慣組c的四元數(shù)初始值q0c、q1c、q2c、q3c為：

(3)開(kāi)始振動(dòng)試驗(yàn)，記錄三套捷聯(lián)慣性組件中的陀螺和加速度計(jì)輸出數(shù)據(jù)。

(4)導(dǎo)航一致性計(jì)算

振動(dòng)結(jié)束后，通過(guò)慣性導(dǎo)航算法進(jìn)行導(dǎo)航計(jì)算，獲得3套慣組對(duì)應(yīng)的位置、速度和姿態(tài)導(dǎo)航信息，進(jìn)行兩兩做差，判斷差值是否滿足閾值要求，如果差值均滿足要求，則認(rèn)為3個(gè)慣組一致；如果兩個(gè)慣組之間的差值滿足要求，與另外一個(gè)慣組不一致，則認(rèn)為兩個(gè)慣組一致，另外一個(gè)慣組存在故障；否則認(rèn)為3個(gè)慣組不一致。

錄取捷聯(lián)慣性組件器件數(shù)據(jù)，采用慣組中的陀螺和加速度計(jì)數(shù)據(jù)，得到三套捷聯(lián)慣性組件的速度、位置和姿態(tài)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，三套捷聯(lián)慣性組件導(dǎo)航數(shù)據(jù)間的差為一致性誤差。

通過(guò)慣性導(dǎo)航算法進(jìn)行導(dǎo)航計(jì)算的具體方法如下：

速度初值(v0＝0)和試驗(yàn)地點(diǎn)位置(α0)作為位置初值進(jìn)行慣性導(dǎo)航計(jì)算，速度計(jì)算公式：

vi＝vi-1+δwi+g·τ

vi為慣性導(dǎo)航計(jì)算速度數(shù)據(jù)，δwi為加速度計(jì)輸出數(shù)據(jù)，g為重力加速度，τ慣組輸出間隔時(shí)間。

位置計(jì)算公式：

αi＝αi-1+vi·τ

αi為慣性導(dǎo)航計(jì)算位置數(shù)據(jù)。

姿態(tài)計(jì)算公式：

對(duì)于慣組a，qa計(jì)算公式如下：

其中：δθax1[i]、δθay1[i]、δθaz1[i]為慣組陀螺輸出數(shù)據(jù)。

δθa[i]²＝δθax1[i]²+δθay1[i]²+δθaz1[i]²；

(q0a[i]，q1a[i]，q2a[i]，q3a[i])慣性導(dǎo)航計(jì)算四元數(shù)數(shù)據(jù)。

主慣組a的四元數(shù)初始值為q0a、q1a、q2a、q3a。

對(duì)于慣組b和慣組c分別采用各自的四元數(shù)初始值和慣組陀螺輸出數(shù)據(jù)，利用上述公式計(jì)算姿態(tài)四元素qb和qc。

計(jì)算3套慣組慣性導(dǎo)航計(jì)算速度數(shù)據(jù)vai,vbi,vci兩兩之間的差值，并與閾值比較，判斷是否超差；

計(jì)算3套慣組慣性導(dǎo)航計(jì)算位置數(shù)據(jù)αai,αbi,αci兩兩之間的差值，并與閾值比較，判斷是否超差；

計(jì)算3套慣組慣性導(dǎo)航計(jì)算姿態(tài)四元素?cái)?shù)據(jù)qa，qb，qc兩兩之間的差值，并與閾值比較，判斷是否超差；

如果以上任意數(shù)據(jù)存在超差則認(rèn)為兩個(gè)慣組不一致。

如果差值均滿足要求，則認(rèn)為3個(gè)慣組一致；如果兩個(gè)慣組之間的差值滿足要求，與另外一個(gè)慣組不一致，則認(rèn)為兩個(gè)慣組一致，另外一個(gè)慣組一致性差，器件偏差大；如果3個(gè)慣組均不一致，則認(rèn)為3個(gè)慣組一致性差器件偏差大。如果存在捷聯(lián)慣性組件不一致的情況，則通過(guò)后續(xù)定量分析區(qū)分捷聯(lián)慣性組件和支架基座對(duì)導(dǎo)航一致性產(chǎn)生的影響，如果由于支架基座產(chǎn)生的不一致，則對(duì)飛行過(guò)程中一致性判斷閾值進(jìn)行補(bǔ)償。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。