基于加速度计的轴系垂直度静动基座测量方法.PDF

第 １７ 卷　 第 １ 期 导航与控制 Ｖｏｌ．１７ Ｎｏ．１ ２０ １８ 年 ２ 月 NAVIGATION AND CONTROL Ｆｅｂ．２０ １８ 基于加速度计的轴系垂直度静动基座测量方法 柳慧泉， 郭益德 北京航空精密机械研究所， 北京 １０００７６ 摘 要： 针对目前惯导平台结构垂直度指标在使用过程中难以测量的问题， 提出基于加速度 计惯性测角原理的静动基座条件下的新的测量算法。 其中包括静动基座条件下， 由几何模型推 导建立的数学模型， 相应的实验方法的阐述与论证， 以及实验中对上位机采集数据进行离散Ｋａｌ⁃ ｍａｎ 滤波处理。 最后， 建立误差模型， 分析了采用该方法测量垂直度的误差来源， 通过数值比 较， 证明了该方法能够在当前技术条件下实现所需测量精度。 关键词： 轴系垂直度测量； 静动基座模型； 离散Ｋａｌｍａｎ 滤波 中图分类号： Ｕ６６６ １　 　 文献标志码： Ａ　 　 文章编号： １６７４⁃５５５８ ２０ １８ ０５⁃０１３８５ ｄｏｉ １０．３９６９／ ｊ ．ｉｓｓｎ．１６７４⁃５５５８．２０ １８．０ １．０ １４ Ａｘｅｓ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｉｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ ＬＩＵ Ｈｕｉ⁃ｑｕａｎ ＧＵＯ Ｙｉ⁃ｄｅ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ， Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７６ Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ｔｏ ｓａｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ａｘｅｓ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｉｔｙ ｏｆ ｉｎｅｒｔｉａｌ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｕｓｅ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｂｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ， ａ ｎｅｗ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ ｉｎｅｒｔｉａｌ ａｎｇｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ Ｉｔ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｅｌ ， ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ， ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ｆｏｒ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｕｐｐｅｒ ＰＣ ， ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｎ⁃ ｄｉｔｉｏｎｓ Ａｔ ｌａｓｔ ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｍｏｄｅｌ ， ｉｔ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ Ｉｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ ｉｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｂｙ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ： ａｘｅｓ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ； ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ； ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ