1.本发明涉及测试技术领域，具体涉及一种光纤惯组标定方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术：2.捷联惯性导航是现代惯性技术发展的主流,实现捷联惯性系统的导航需要惯性测量组合(inertial measurement unit,imu,由陀螺仪和加速度计组成,简称光纤惯组)提供角速度和加速度,从而为载体提供准确的姿态、速度和位置信息。光纤惯组是惯性导航系统中不可缺少的核心单机。光纤惯组在使用前需要进行标定,标定出惯组的误差参数后,在后续捷联惯导航系统工作过程中,需要使用标定结果对惯组的输出数字量进行补偿,从而保证导航的精度。因此，光纤惯组的标定是捷联惯性导航系统的重要技术，标定结果的好坏将直接影响导航精度。
3.在现有技术的光纤惯组标定方法中通常需要进行多次速率试验，且对各个标定参数分别进行试验标定，因此存在标定方法复杂的问题，且对相关标定仪器的精度要求较高。
技术实现要素：4.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供的光纤惯组标定方法、装置、计算机设备和存储介质，解决了现有技术中标定方法复杂和对标定仪器要求高的问题，标定方法简单且精度高，应用范围广。
5.第一方面，本发明提供一种光纤惯组标定方法，所述方法包括：根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率；根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到光纤陀螺仪的多个n周输出参数和多个加速度计的输出值；根据所述多个n周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数；将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度计的标定参数。
6.可选地，当三轴转台绕x轴转动时，x、y、z三个周的角速度输出值分别为ω
x
、ωy、ωz,其公式表达式为：
7.[0008][0009]
其中，ω
ie
是地球自转角速度，为当地纬度，k
gxa
、k
gya
、k
gza
表示陀螺仪的三个标度因素，e
gxz
、e
gxy
、e
gyz
、e
gyx
、e
gzy
、e
gzx
分别表示陀螺仪的安装误差角，d
x0
、d
y0
、d
z0
表示陀螺仪的零位，ω表示目标速率。
[0010]
可选地，根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到多个n周输出参数，包括：当三轴转台绕x轴转动时，且以所述目标速率正向旋转n整周时，对n周的正向输出值求和可得：
[0011][0012]
当三轴转台以所述目标速率反向旋转n整周时，对n周的反向输出值求和可得：
[0013][0014]
根据n周的正向输出值求和公式和n周的反向输出值求和公式，得到三轴转台绕x轴旋转n整周时n周输出参数的公式表达式：
[0015][0016]
其中，n
gxa
、n
gya
、n
gza
表示陀螺仪的输出值，δn
gxa
、δn
gya
、δn
gza
表示三轴转台绕x轴旋转n周后陀螺仪的输出差值。
[0017]
可选地，当三轴转台绕y轴旋转n整周时n周输出参数的公式表达式：
[0018][0019]
三轴转台绕z轴旋转n整周时n周输出参数的公式表达式：
[0020][0021]
其中，δn
gxc
、δn
gyc
、δn
gzc
表示三轴转台绕y轴旋转n周后陀螺仪的输出差值，δn
gxb
、δn
gyb
、δn
gzb
表示三轴转台绕z轴旋转n周后陀螺仪的输出差值。
[0022]
可选地，根据所述多个n周输出参数，得到光纤陀螺的标度因素的公式表达式为：
[0023][0024]
根据所述多个n周输出参数，得到光纤陀螺的安装误差角的公式表达式为：
[0025][0026]
可选地，将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型得到线性方程组为：
[0027][0028]
根据最小二乘法对所述线性方程组进行解算，得到所述加速度计的标度因数和安装误差角；
[0029]
其中，上述公式中，n
ax
(1)，n
ax
(2)，
……
，n
ax
(24)，是各个位置加速计的输出值，b
x
(1)，b
x
(2)，
……
，b
x
(24)、by(1)，by(2)，
……
，by(24)、bz(1)，bz(2)，
……
，bz(24)为三个加速度计的敏感真实加速度。
[0030]
可选地，所述标定参数包括标度因数和安装误差角。
[0031]
第二方面，本发明提供一种光纤惯组标定装置，所述装置包括：目标速率获取模块，用于根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率；输出参数
获取模块，用于根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到光纤陀螺仪的多个n周输出参数和多个加速度计的输出值；光纤陀螺仪的标定参数获取模块，用于根据所述多个n周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数；加速度计的标定参数获取模块，用于将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度计的标定参数。
[0032]
第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率；根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到光纤陀螺仪的多个n周输出参数和多个加速度计的输出值；根据所述多个n周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数；将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度计的标定参数。
[0033]
第四方面，本发明提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率；根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到光纤陀螺仪的多个n周输出参数和多个加速度计的输出值；根据所述多个n周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数；将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度计的标定参数。
[0034]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0035]
本发明通过一个三轴转台的目标速率，分别获取到精准的光纤陀螺仪的标定参数和加速度计的标定参数，从而实现对光纤惯组的标定；因此，本发明通过一次测试方法，实现对光纤惯组的多种参数进行标定，解决了现有技术中标定方法复杂和对标定仪器要求高的问题，标定方法简单且精度高，应用范围广。
附图说明
[0036]
图1所示为本发明实施例提供的一种光纤惯组标定方法的流程示意图。
具体实施方式
[0037]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0038]
图1所示为本发明实施例提供的一种光纤惯组标定方法的流程示意图；如图1所示，所述光纤惯组标定方法具体包括以下步骤：
[0039]
步骤s101，根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率。
[0040]
需要说明的是，光纤陀螺仪的标定是通过速率试验实现的，通过速率试验可以得到光纤陀螺仪的标度因数和安装误差角。因为光纤陀螺仪的标度因数的非线性，所以在原则上需要对多个速率点进行速率试验以此获得最优的线性度。但是进行多个速率点的速率试验过于繁琐复杂，不适合大批量光纤惯组的标定。所以本实施例选取了一个合适的速率
点来进行试验，需要的试验设备是三轴转台。确定三轴转台的目标速率的具体方法为：(1)通过光纤陀螺非线性度测试试验测出光纤陀螺仪最好的线性度速率区间；(2)明确三轴转台在何种速率下更加稳定；综合1)和2)的速度选出三轴转台的目标速率。
[0041]
步骤s102，根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到光纤陀螺仪的多个n周输出参数和多个加速度计的输出值。
[0042]
在本实施例中，控制转台分别使光纤惯组的系统坐标轴指天，然后外框分别以角速度ω正反向转动，实现速率试验。
[0043]
当绕x轴转动时，x、y、z三个轴的角速度输出值分别为ωx、ωy、ωz，它们具体为：
[0044][0045][0046]
在上述公式中，ω
ie
是地球自转角速度，为当地纬度，k
gxa
、k
gya
、k
gza
表示陀螺仪的三个标度因素，e
gxz
、e
gxy
、e
gyz
、e
gyx
、e
gzy
、e
gzx
分别表示陀螺仪的安装误差角，d
x0
、d
y0
、d
z0
表示陀螺仪的零位，ω表示目标速率。
[0047]
当转台旋转n整周时，含有误差耦合项的分量相互抵消，对n周的输出值求和可得：
[0048][0049]
同理，反向旋转n周时可以得到：
[0050][0051]
结合上述(3)、(4)正转和反转的公式可以得到：
[0052][0053]
其中，n
gxa
、n
gya
、n
gza
表示陀螺仪的输出值，δn
gxa
、δn
gya
、δn
gza
表示三轴转台绕x轴旋转n周后陀螺仪的输出差值。
[0054]
当绕y、z轴旋转时，与绕x轴同理，则可以得到：
[0055][0056][0057]
其中，δn
gxc
、δn
gyc
、δn
gzc
表示三轴转台绕y轴旋转n周后陀螺仪的输出差值，δn
gxb
、δn
gyb
、δn
gzb
表示三轴转台绕z轴旋转n周后陀螺仪的输出差值。
[0058]
步骤s103，根据所述多个n周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数。
[0059]
在本实施例中，根据上述公式(5)～(7)可以得到光纤陀螺的三个标度因数为：
[0060][0061]
同时可以得到安装误差角为：
[0062][0063][0064][0065]
步骤s104，将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度
计的标定参数。
[0066]
需要说明的是，将光纤惯组安装在三轴转台上，调节安装使三个加速度计的敏感轴和三轴转台的内、中、外框平行；将光纤惯组的x轴水平指向北方，控制三轴转台使光纤惯组绕北轴连续转动七次，总共八个位置，并分别记录下各个加速度计的输出值；控制三轴转台使光纤惯组的y、z轴指向北方并重复上述步骤，得到加速度计的标定参数。
[0067]
在本实施例中，以x轴为例，并根据x轴的24个位置对应的重力场敏感到x轴加速度计的输出值带入加速度计误差模型，可以得到24个方程，并组成方程组。
[0068][0069]
在上述公式中，n
ax
(1)，n
ax
(2)，
……
，n
ax
(24)，是各个位置加速计的输出值，b
x
(1)，b
x
(2)，
……
，b
x
(24)、by(1)，by(2)，
……
，by(24)、bz(1)，bz(2)，
……
，bz(24)为三个加速度计的敏感真实加速度。可以通过最小二乘法解线性方程组，即可得到b1-b5，并可以求得标度因数kax＝b1，表征安装误差为eaxy＝b2/kax，二次非线性误差为k2x＝b4，同时，零位误差da0x＝b5。用同样的方法可以求得y轴和z轴的相应的各种参数，从而实现对加速度计的标定。
[0070]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0071]
本发明通过一个三轴转台的目标速率，分别获取到精准的光纤陀螺仪的标定参数和加速度计的标定参数，从而实现对光纤惯组的标定；因此，本发明通过一次测试方法，实现对光纤惯组的多种参数进行标定，解决了现有技术中标定方法复杂和对标定仪器要求高的问题，标定方法简单且精度高，应用范围广。
[0072]
在本发明的另一个实施例中，提供一种光纤惯组标定装置，所述系统包括：gnss定位装置，用于获取火箭箭体在第一起竖角和第二起竖角的rtk定位数据，还用于根据所述rtk定位数据，得到箭体方位角；箭上捷联惯组，用于获取火箭箭体在第一起竖角时的第一惯组滚转角和在第二起竖角时的第二惯组滚转角；瞄准上位机，用于根据所述箭体方位角、所述第一惯组滚转角和所述第二惯组滚转角，得到箭体射向角。
[0073]
在本发明的另一个实施例中，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率；根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到光纤陀螺仪的多个n周输出参数和多个加速度计的输出值；根据所述多个n周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数；将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度计的标定参
数。
[0074]
在本发明的又一个实施例中，提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实现以下步骤：根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率；根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到光纤陀螺仪的多个n周输出参数和多个加速度计的输出值；根据所述多个n周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数；将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度计的标定参数。
[0075]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0076]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
技术特征：1.一种光纤惯组标定方法，其特征在于，所述方法包括：根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率；根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到光纤陀螺仪的多个n周输出参数和多个加速度计的输出值；根据所述多个n周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数；将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度计的标定参数。2.如权利要求1所述的光纤惯组标定方法，其特征在于，当三轴转台绕x轴转动时，x、y、z三个周的角速度输出值分别为ω
x
、ω
y
、ω
z
,其公式表达式为：,其公式表达式为：其中，ω
ie
是地球自转角速度，为当地纬度，k
gxa
、k
gya
、k
gza
表示陀螺仪的三个标度因素，e
gxz
、e
gxy
、e
gyz
、e
gyx
、e
gzy
、e
gzx
分别表示陀螺仪的安装误差角，d
x0
、d
y0
、d
z0
表示陀螺仪的零位，ω表示目标速率。3.如权利要求2所述的光纤惯组标定方法，其特征在于，根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到多个n周输出参数，包括：当三轴转台绕x轴转动时，且以所述目标速率正向旋转n整周时，对n周的正向输出值求和可得：当三轴转台以所述目标速率反向旋转n整周时，对n周的反向输出值求和可得：
根据n周的正向输出值求和公式和n周的反向输出值求和公式，得到三轴转台绕x轴旋转n整周时n周输出参数的公式表达式：其中，n
gxa
、n
gya
、n
gza
表示陀螺仪的输出值，δn
gxa
、δn
gya
、δn
gza
表示三轴转台绕x轴旋转n周后陀螺仪的输出差值。4.如权利要求3所述的光纤惯组标定方法，其特征在于，当三轴转台绕y轴旋转n整周时n周输出参数的公式表达式：三轴转台绕z轴旋转n整周时n周输出参数的公式表达式：其中，δn
gxc
、δn
gyc
、δn
gzc
表示三轴转台绕y轴旋转n周后陀螺仪的输出差值，δn
gxb
、δn
gyb
、δn
gzb
表示三轴转台绕z轴旋转n周后陀螺仪的输出差值。5.如权利要求4所述的光纤惯组标定方法，其特征在于，根据所述多个n周输出参数，得到光纤陀螺的标度因素的公式表达式为：根据所述多个n周输出参数，得到光纤陀螺的安装误差角的公式表达式为：6.如权利要求1所述的光纤惯组标定方法，其特征在于，将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型得到线性方程组为：
根据最小二乘法对所述线性方程组进行解算，得到所述加速度计的标度因数和安装误差角；其中，上述公式中，n
ax
(1)，n
ax
(2)，
……
，n
ax
(24)，是各个位置加速计的输出值，b
x
(1)，b
x
(2)，
……
，b
x
(24)、b
y
(1)，b
y
(2)，
……
，b
y
(24)、b
z
(1)，b
z
(2)，
……
，b
z
(24)为三个加速度计的敏感真实加速度。7.如权利要求1-6任一项所述的光纤惯组标定方法，其特征在于，所述标定参数包括标度因数和安装误差角。8.一种光纤惯组标定装置，其特征在于，所述装置包括：目标速率获取模块，用于根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率；输出参数获取模块，用于根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕x轴、y轴和z轴旋转n整周时，得到光纤陀螺仪的多个n周输出参数和多个加速度计的输出值；光纤陀螺仪的标定参数获取模块，用于根据所述多个n周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数；加速度计的标定参数获取模块，用于将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度计的标定参数。9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项方法的步骤。10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项方法的步骤。
技术总结本发明提供一种光纤惯组标定方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法包括：根据光纤惯组中光纤陀螺仪的线性速度区间，获取三轴转台的目标速率；根据所述目标速率，将所述三轴转台分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转N整周时，得到光纤陀螺仪的多个N周输出参数和多个加速度计的输出值；根据所述多个N周输出参数，获取到所述光纤陀螺仪的标定参数；将所述多个加速度计的输出值输入加速度计误差模型，获取到加速度计的标定参数；本发明通过一次测试方法，实现对光纤惯组的多种参数进行标定，解决了现有技术中标定方法复杂和对标定仪器要求高的问题，标定方法简单且精度高，应用范围广。应用范围广。应用范围广。
技术研发人员：贺杰 舒畅 马超
受保护的技术使用者：重庆零壹空间科技集团有限公司 北京零壹空间电子有限公司 西安零壹空间科技有限公司 北京零壹空间技术研究院有限公司
技术研发日：2022.05.10
技术公布日：2022/7/5
