捷联式重力仪加速度计非线性误差标定方法研究

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地球重力场信息的确定对大地测量、空间科学等基础学科都具有十分重要的意义。对重力仪加速度计标定技术的研究能够较大地提高重力矢量测量的精度,这对海基洲际潜射弹道导弹的快速精准发射具有重要的意义。面对重力仪加速度计线性标定方案已经不满足于重力测量精度对更为精准的比力、姿态信息的需求这一实际问题,本文拟结合数学优化技术开展重力仪加速度计的非线性误差模型的建模与求解,对重力仪加速度计非线性误差参数:二次项、刻度因子不对称项、交叉耦合项系数进行参数估计,解决标定实验使用的重力仪加速度计线性标定方案可能对捷联式重力测量精度的影响,具体如下:1、本文在陀螺测姿条件下条件下,改进现用线性重力仪加速度计标定方案,通过最小二乘法标定出重力仪加速度计的二次项系数,并通过重力矢量残差实验与静态纯惯导解算实验,结果证明该方案的有效性。2、通过陀螺测量条件下,通过引入刻度因子不对称项因子的模型,进行参数两步迭代方法,标定出重力仪加速度计刻度因子不对称系数。同样经过重力残差实验与静态纯惯导解算实验,实验结果证明其有效性。3、通过重力场约束下,在倾斜位置利用泰勒展开的方式得到交叉耦合项的线性展开式,再通过最小二乘法标定出重力仪加速度计的交叉耦合系数;在无姿态观测信息的情况下,对考虑交叉耦合项系数的重力仪加速度计非线性脉冲模型进行二步迭代,标定出重力仪加速度计的交叉耦合系数。4、选取海上重力测量试验数据,使用重力仪加速度计刻度因子不对称项的方案、考虑重力仪加速度计二次项的标定方案与重力仪加速度计线性标定方案对实测IMU数据进行标定补偿,完成海上进行间对准后进行惯导数据的纯惯导解算。通过实验结果有效地验证了考虑重力仪加速度计非线性因数的方案会减小动态条件下纯惯导解算的结果的发散程度。
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