第 卷第 期
哈尔滨工程大学学报
Vol
年 月
Journal of Harbin Engineering University
Jul
旋 转 式 惯 导 系 统 光 纤 陀 螺 在 线 自 标 定 方 法
周元 邓志红 王博 付梦印
北京理工大学 自动化学院北京
摘要针对旋转式惯导的光纤陀螺标定问题基于旋转式惯性测量单元设计了标定光纤陀螺误差参数的最小二乘估计
算法和相应的在线标定方案基于标定结果可改进惯导系统的初始对准对基于 Kalman 滤波的初始对准可进行模型降
阶从而降低滤波运算量对基于参数辨识的初始对准根据标定的参数可以计算出陀螺的等效零偏降低方位失准角初
始值的近似误差由于各陀螺输出信号处理过程相互独立而且具有对称性在硬件实现过程中对递推最小二乘解算模块
分时复用可以节省 运算逻辑资源其中的三角函数和除法器可进一步通过分时复用进行优化本文提出的标定方
法精度高对初始对准精度有改善效果同时易于硬件实现因此工程实用性强
关键词旋转式惯导系统光纤陀螺在线标定递推最小二乘估计FPGA
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网络出版地址httpwwwcnkinet kcmsdetailUhtml
中图分类号U文献标志码A文章编号
Online selfcalibration of FOG for rotational inertial navigation system
ZHOU YuanDENG ZhihongWANG BoFU Mengyin
School of Automation Beijing Institute of Technology Beijing China
AbstractTo address the issue of the calibration of the fiber optical gyros of the rotational inertial navigation sys
tem we designed the recursive least square RLS estimation algorithm based on rotational inertial measurement u
nit and related online calibration method to calibrate the error parameters of fiber optic gyros FOG onlineThe in
itial alignment of the inertial navigation system can be improved based on the calibration resultsFor the initial a
lignment based on Kalman filter a reducedorder model was proposed to decrease the amount of filtering calcula
tions For the initial alignment based on parameter recognition the calibrated parameters can be used to calculate
the equivalent gyro bias and thereby decrease the approximation error of initial azimuth errorBecause the proce
dure processing signal outputted by each gyro is independent and is of symmetry applying time division multiple
xing to the RLS solver in hardware implementation the resources for RLS solver can be reduced by And the
internal divider and trigonometric function solver can be further optimized by time division multiplexingThe pro
posed calibration method is of high precision helps to improve the initial alignment and is apt to be implemented
with hardware and thus is of good practicality in engineering application
Keywordsrotational inertial navigation system fiber optic gyro online calibration RLS estimation FPGA
收稿日期 网络出版时间
基金项目国家自然科学基金资助项目
作者简介周元 男 博士研究生
邓志红 女 教授博士生导师
通信作者邓志红Emaildzhdengbiteducn
精确标定惯性器件的零偏标度因数误差安装
误差等并加以补偿是提高惯导系统精度的关键一
步对这些参数除了在实验室标定外还可以在现场
标定现场标定是在惯性导航系统处于载体安装状
态下进行的相对于实验室标定来说现场标定环境
更接近于系统的实际工作环境针对性强对于提高
惯导系统的实际使用精度意义重大但是在线标定
无法利用转台等试验设备只能依靠重力场地球自
转角速度载体的运动及载体上其他辅助导航设备
如卫星接收机里程计等来完成传统的光纤陀螺
在线标定方案是将其零偏列入初始对准状态向量
采用 Kalman 滤波估计
该方法通常选择导航系
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