基于旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)雙軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定

安中正，姚宏瑛，安振東

(中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院 七〇六所，北京 100854)

0 引 言

IMU全稱慣性測(cè)量單元(inertial measurement unit)是不同捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中用于測(cè)量物體三軸加速度和姿態(tài)角的重要傳感器單元[1]，在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并且慣性測(cè)量單元的精度會(huì)直接影響到捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度。需要對(duì)慣性儀器在開始工作前進(jìn)行標(biāo)定和補(bǔ)償，減少對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)累計(jì)誤差的影響。傳統(tǒng)的慣性測(cè)量單元分立式標(biāo)定過程需要在高精度轉(zhuǎn)臺(tái)做速率實(shí)驗(yàn)和位置實(shí)驗(yàn)，消耗時(shí)間較長(zhǎng)，并且轉(zhuǎn)臺(tái)精度極大的影響標(biāo)定結(jié)果。為了在不損失精度的情況下對(duì)慣性測(cè)量單元進(jìn)行復(fù)雜標(biāo)定，在文獻(xiàn)[2]中，作者提出了一種改進(jìn)的六位置混合標(biāo)定方法，通過采集12組靜態(tài)輸出和6組動(dòng)態(tài)輸出對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，整個(gè)過程需要一個(gè)半小時(shí)，雖然縮短了標(biāo)定時(shí)間，但這種方法分別依據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)速和位置對(duì)IMU進(jìn)行校準(zhǔn)，這意味著校準(zhǔn)精度完全取決于轉(zhuǎn)臺(tái)的精度。隨著雙軸旋轉(zhuǎn)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)臺(tái)可以被低精度的雙軸轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)取代的原理下，基于雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定技術(shù)得到了很好的研究[3，4]，利用速度誤差和導(dǎo)航偏差能夠很好估計(jì)出IMU的誤差系數(shù)，相比于分立式標(biāo)定，IMU的誤差系數(shù)僅根據(jù)導(dǎo)航誤差估計(jì)。參數(shù)辨識(shí)是校準(zhǔn)本質(zhì)上的原理，卡爾曼濾波是解決參數(shù)辨識(shí)的一種主要方法，它可以用來估計(jì)IMU的最優(yōu)參數(shù)，這是一種廣泛應(yīng)用于工程的最優(yōu)線性估計(jì)方法。文獻(xiàn)[5]提出了一種基于33維卡爾曼濾波的星敏感器和慣導(dǎo)系統(tǒng)的12位置標(biāo)定方法，并認(rèn)為該方法標(biāo)定結(jié)果優(yōu)于傳統(tǒng)標(biāo)定方法?；陔p軸轉(zhuǎn)臺(tái)的系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法因其對(duì)標(biāo)定設(shè)備精度要求不高而一直是研究的熱點(diǎn)。對(duì)此主要的方向有：①IMU旋轉(zhuǎn)順序；②估計(jì)參數(shù)的方法；③轉(zhuǎn)盤精度對(duì)標(biāo)定精度的影響。文獻(xiàn)[6]中提出了六位置快速標(biāo)定方法，但是對(duì)安裝誤差的標(biāo)定精度較低。34位置[7]和16位置方法[8]旋轉(zhuǎn)次數(shù)較多，標(biāo)定時(shí)間較長(zhǎng)。因此，本文提出了一種基于卡爾曼濾波的系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法，此外，本文提出的標(biāo)定方法由于標(biāo)定裝置為2軸轉(zhuǎn)臺(tái)而不是3軸轉(zhuǎn)臺(tái)，節(jié)省了硬件成本。

1 器件誤差的旋轉(zhuǎn)自補(bǔ)償原理

1.1 坐標(biāo)系定義

表1 坐標(biāo)系定義

1.2 旋轉(zhuǎn)調(diào)制原理

慣性測(cè)量器件測(cè)量誤差會(huì)影響最終導(dǎo)航結(jié)果的準(zhǔn)確度，其中慣性組件的常值零偏誤差參數(shù)是影響慣性導(dǎo)航的最主要因素，現(xiàn)階段能夠抑制常值零偏誤差參數(shù)的方法主要有兩類，一類從慣性器件自身考慮，從改善慣性測(cè)量組件的性能出發(fā)，盡量使器件的測(cè)量常值零偏誤差的絕對(duì)值較小，典型方法有采用不同材料、提高裝配組件的精度、提高組件敏感性等；或者從器件測(cè)量組成的原理出發(fā)，從根本上提高陀螺和加表的測(cè)量精度，例如原子陀螺、靜電陀螺、石英加表等測(cè)量組件，但是當(dāng)這些組件精度到達(dá)一定指標(biāo)之后，再提升其精度投入和產(chǎn)出會(huì)因?yàn)檠兄瞥杀竞凸に囁降南拗贫絹碓降?，要做到進(jìn)一步改善十分困難，所以從器件自身出發(fā)的改進(jìn)方法有一定限制。第二類就是在現(xiàn)有器件精度水平下，利用旋轉(zhuǎn)調(diào)制原理，即將產(chǎn)品固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上，利用轉(zhuǎn)臺(tái)沿敏感軸旋轉(zhuǎn)的特性，將常值零偏誤差在轉(zhuǎn)動(dòng)整周期時(shí)表現(xiàn)在導(dǎo)航結(jié)果的影響達(dá)到最小，即達(dá)到完全調(diào)制的期望效果。旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法理論上可以將垂直于敏感軸方向的其它方向的測(cè)量組件的常值零偏誤差在旋轉(zhuǎn)整周期內(nèi)平均調(diào)制，利用這種方法可以顯著提升慣性導(dǎo)航結(jié)果的準(zhǔn)確性，又因?yàn)閱屋S旋轉(zhuǎn)沒法做到三軸誤差調(diào)制，三軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)成本較高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雖然能夠做到3軸誤差調(diào)制，卻不適合安裝在空間飛行器上，綜上所述，雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制是最適合的誤差抑制方法，不僅可以使3個(gè)軸慣性器件的常值零偏誤差調(diào)制消除，且機(jī)構(gòu)組成簡(jiǎn)單成本付出較低，所以雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)是受到國(guó)內(nèi)外航空航天航海領(lǐng)域高度關(guān)注的一項(xiàng)工程技術(shù)，并且在航空航天航海等領(lǐng)域得到了廣泛的利用，其中旋轉(zhuǎn)調(diào)制原理的數(shù)學(xué)分析如下：

假設(shè)初始時(shí)刻，載體坐標(biāo)系和慣性器件坐標(biāo)系重合，都以東北天坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，然后控制轉(zhuǎn)臺(tái)讓慣性器件繞天向軸z軸開始以實(shí)驗(yàn)設(shè)置的角速度ω連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)矩陣論理論知識(shí)在t時(shí)刻載體坐標(biāo)系b系和慣性器件坐標(biāo)系s系之間的關(guān)系用旋轉(zhuǎn)矩陣表示為

(1)

(2)

(3)

根據(jù)上述式(2)、式(3)可以看出，慣性器件在水平面兩個(gè)方向即x、y方向上的常值漂移誤差因?yàn)檗D(zhuǎn)臺(tái)繞天向軸z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而被調(diào)制成了頻率為w的正弦信號(hào)與余弦信號(hào)的疊加，在整個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)誤差輸出有振蕩，但由于慣性器件輸出要以積分形式在導(dǎo)航結(jié)果中體現(xiàn)，一整個(gè)旋轉(zhuǎn)周期常值漂移誤差積分為0，因此經(jīng)過調(diào)制后x、y方向上的常值漂移誤差不會(huì)影響導(dǎo)航在慣導(dǎo)系統(tǒng)中的精度。z軸上的常值誤差在轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)過程中由于旋轉(zhuǎn)軸和敏感軸重合并未得到有效調(diào)制，在導(dǎo)航解算中會(huì)引起系統(tǒng)位置、速度、姿態(tài)的隨時(shí)間累計(jì)的誤差，使系統(tǒng)導(dǎo)航精度變低[9]。

根據(jù)上述分析可知，常值誤差經(jīng)過旋轉(zhuǎn)調(diào)制的本質(zhì)是慣性器件在停止或者運(yùn)動(dòng)過程中處于對(duì)稱位置，能夠使常值誤差在導(dǎo)航解算時(shí)對(duì)載體位置、速度、姿態(tài)的影響在對(duì)稱位置相互抵消，以此較小系統(tǒng)誤差的積累，提高最終的慣性導(dǎo)航精度。由此可見在旋轉(zhuǎn)調(diào)制工作過程之前進(jìn)行對(duì)慣性測(cè)量元件常值漂移誤差的標(biāo)定是具有工程意義的。

2 慣性儀器誤差標(biāo)定模型

慣性測(cè)量?jī)x器屬于精密儀器，精密儀器的誤差類型分為偶然誤差、系統(tǒng)誤差和粗差，粗差一般指的是錯(cuò)誤，是儀器內(nèi)部本身結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，一般情況下認(rèn)為儀器粗差是零；偶然誤差出現(xiàn)在一些需要人為讀數(shù)并且進(jìn)行數(shù)值估計(jì)的情況下，偶然誤差來源于人的觀測(cè)，不可避免；系統(tǒng)誤差來源于測(cè)量?jī)x器。系統(tǒng)誤差又分為常系統(tǒng)誤差和可變系統(tǒng)誤差，常系統(tǒng)誤差指誤差表現(xiàn)出固定性，即數(shù)值、符號(hào)保持不變，一般是由于使用了沒有調(diào)整好儀器的零位輸出所造成的；可變系統(tǒng)誤差是指誤差按照一定的數(shù)學(xué)規(guī)律一直在變化，誤差最終表現(xiàn)出累積性，在測(cè)量的過程中不斷地增大或減小，除此之外，誤差還表現(xiàn)出周期性：數(shù)值和符號(hào)有規(guī)律的變化，如正弦振蕩信號(hào)規(guī)律性的誤差形式。

由于本文主要做計(jì)算機(jī)仿真模擬，所以仿真過程中暫時(shí)忽略粗差和偶然誤差，只考慮慣性測(cè)量?jī)x器的系統(tǒng)誤差。慣性測(cè)量?jī)x器的系統(tǒng)誤差主要包括慣性測(cè)量器件如陀螺和加速度計(jì)的常值零偏誤差，陀螺和加速度計(jì)的刻度因數(shù)誤差、陀螺和加速度計(jì)的非正交誤差即安裝誤差和高斯形式的隨機(jī)誤差即噪聲，誤差不考慮加速度計(jì)高階項(xiàng)誤差因數(shù)和慣性組件內(nèi)桿臂誤差，因?yàn)槠鋵?duì)加速度理論值和加速度測(cè)量值影響很小。

光纖陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)理論上是由空間上互相完全正交的三軸加速度計(jì)和三軸光纖陀螺儀構(gòu)成的，但由于實(shí)際中裝配元件和加工傳感器的工藝技術(shù)達(dá)不到理論要求，加速度計(jì)軸坐標(biāo)系a系和陀螺軸坐標(biāo)系g系都不是完全正交的坐標(biāo)系，為了能夠達(dá)到標(biāo)定結(jié)果的唯一性，對(duì)其進(jìn)行約束條件的限制。假設(shè)載體系b系的x軸和加速度計(jì)軸系的x軸重合，載體系b系的y軸在加速度計(jì)軸系的x軸和y軸組成的平面之中，載體系b系的z軸與x軸、y軸構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系[10]。由此，可以得到在載體系b系中的慣性儀器的誤差模型，其中加速度計(jì)的誤差模型為

(4)

由于光纖陀螺誤差模型未作與載體坐標(biāo)系的約束，所以光纖陀螺的誤差模型比加速度計(jì)的誤差模型多出3個(gè)安裝誤差，光纖陀螺的誤差模型為

(5)

這樣定義的載體系能夠使標(biāo)定的誤差參數(shù)從24個(gè)減少3個(gè)至21個(gè)，有利于減少標(biāo)定所需要的時(shí)間，各個(gè)器件誤差參數(shù)之間不會(huì)存在任何耦合關(guān)系，并且具有唯一的標(biāo)定的結(jié)果，提高標(biāo)定參數(shù)的精度，簡(jiǎn)化標(biāo)定算法和過程。

3 系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定

系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定是適合現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定使用的一種標(biāo)定方式，這種標(biāo)定方式可以有效減小標(biāo)定對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的依賴。慣性器件誤差的存在會(huì)激勵(lì)出慣性導(dǎo)航解算過程中的初始對(duì)準(zhǔn)誤差、位置誤差、速度誤差等，通過導(dǎo)航過程中的觀測(cè)量和這些過程誤差，可以利用濾波方法計(jì)算出慣性器件本身的器件誤差如常值零偏、標(biāo)度因數(shù)和安裝誤差參數(shù)。這種方法獲得國(guó)內(nèi)外研究人員的高度研究關(guān)注是因?yàn)槠湎鄬?duì)比于傳統(tǒng)的分立式標(biāo)定有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)所在。系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法能夠僅僅依靠自身解算得到的觀測(cè)信息，不使用外界信息就完成捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的自主標(biāo)定；不僅如此，系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法還能夠?qū)崿F(xiàn)直接在載體上完成標(biāo)定過程，很少受環(huán)境因素的影響，能夠做到現(xiàn)場(chǎng)在線標(biāo)定；最后在轉(zhuǎn)臺(tái)精度的要求上，系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定的精度要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于分立式標(biāo)定的精度要求，可以在精度一般的情況下達(dá)到理想的標(biāo)定結(jié)果，十分適合實(shí)際工程中的使用。

系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定分為擬合法和濾波法，兩種方法對(duì)導(dǎo)航誤差信息的處理方法不同，同樣通過轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)位方案對(duì)慣性器件誤差進(jìn)行充分激勵(lì)后，前者主要利用最小二乘方法，對(duì)導(dǎo)航誤差解算后的參數(shù)進(jìn)行擬合處理，可以得到誤差模型中的各項(xiàng)誤差參數(shù)；后者主要利用最小方差方法，將觀測(cè)量設(shè)置為慣性導(dǎo)航過程中的速度誤差和位置誤差，建立高維的卡爾曼濾波方程求解，通過設(shè)置合適的濾波參數(shù)矩陣，可以估計(jì)得到慣性測(cè)量組件的各項(xiàng)誤差參數(shù)。

4 卡爾曼濾波狀態(tài)方程和量測(cè)方程

為了辨識(shí)出所有誤差參數(shù)，需要用到卡爾曼濾波方法，首先需要建立卡爾曼濾波的狀態(tài)方程和量測(cè)方程，建立狀態(tài)方程和量測(cè)方程的關(guān)鍵是導(dǎo)航的姿態(tài)誤差方程和速度誤差方程[12]

(6)

(7)

(8)

(9)

連續(xù)系統(tǒng)卡爾曼濾波方程為

(10)

將式(6)、式(7)以矢量方程展開，將速度誤差和姿態(tài)誤差放進(jìn)狀態(tài)方程中做狀態(tài)量，建立卡爾曼濾波基本方程，得到狀態(tài)量向量如下[13]

(11)

狀態(tài)量共有27維，做27維卡爾曼濾波，狀態(tài)方程中的F矩陣為

(12)

狀態(tài)方程中的噪聲驅(qū)動(dòng)陣G為

(13)

噪聲向量W為

W(t)=[Wax(t)，Way(t)，Waz(t)，Wgx(t)，Wgy(t)，Wgz(t)]

(14)

其中，Wai(i=x，y，z) 表示加速度計(jì)三軸方向上的白噪聲誤差輸出，三軸互不相關(guān)；Wgi(i=x，y，z) 表示光纖陀螺三軸方向上的白噪聲誤差輸出，三軸互不相關(guān)[14]。假設(shè)Qai(i=x，y，z) 表示加速度計(jì)輸出在i軸上的白噪聲的方差，Qgi(i=x，y，z) 表示光纖陀螺輸出在i軸上的白噪聲的方差，則慣性測(cè)量組件的白噪聲方差應(yīng)該滿足

(15)

(16)

以導(dǎo)航中的速度誤差和姿態(tài)誤差作為量測(cè)量，即Z(t)=[δVxδVyδVzφxφyφz]T， 則量測(cè)矩陣表示為

(17)

5 七位置轉(zhuǎn)位方案設(shè)計(jì)

研究表明，當(dāng)IMU旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)到特定位置可能會(huì)激勵(lì)I(lǐng)MU的誤差[15]。對(duì)此，本文提出了一種七位置標(biāo)定方法。標(biāo)定過程是按照表2的順序依次旋轉(zhuǎn)IMU到相應(yīng)位置，初始東北天采集30 s數(shù)據(jù)，然后在每個(gè)位置IMU應(yīng)該保持靜止40 s，總采集時(shí)間為270 s。

表2 七位置轉(zhuǎn)位方案設(shè)計(jì)

七位置旋轉(zhuǎn)標(biāo)定方法原理如圖1所示，該方法設(shè)計(jì)用于雙軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)上的IMU標(biāo)定，通過不斷繞其旋轉(zhuǎn)軸到達(dá)相應(yīng)位置，采集相應(yīng)位置下的陀螺和加速度計(jì)增量數(shù)據(jù)，帶入慣性導(dǎo)航解算程序得到速度誤差和姿態(tài)誤差，將速度誤差和姿態(tài)誤差帶入卡爾曼濾波程序，不斷調(diào)整R、Q陣的值，直到得到符合預(yù)先設(shè)定的陀螺和加速度計(jì)的誤差值。規(guī)定逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù)，其中旋轉(zhuǎn)順序?yàn)?位置繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)+180°到2位置，2位置繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)+90°到3位置，以此類推共轉(zhuǎn)動(dòng)6次，得到七位置的靜態(tài)數(shù)據(jù)。

圖1 七位置轉(zhuǎn)位方案

6 仿真結(jié)果與誤差分析

本文主要從理論上分析了旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)中陀螺和加速度計(jì)的標(biāo)定方法，對(duì)慣測(cè)組件標(biāo)定方法的驗(yàn)證主要通過仿真實(shí)現(xiàn)，通過計(jì)算機(jī)搭建仿真環(huán)境，仿真程序由4部分組成，分別是模擬數(shù)據(jù)部分、初始對(duì)準(zhǔn)部分、慣性導(dǎo)航解算部分和卡爾曼濾波處理部分。

初始對(duì)準(zhǔn)程序采用雙矢量定姿方法，以當(dāng)?shù)刂亓铀俣群偷厍虻淖赞D(zhuǎn)角速度為基準(zhǔn)進(jìn)行解析粗對(duì)準(zhǔn)，姿態(tài)矩陣滿足式(18)，并對(duì)得到的對(duì)準(zhǔn)矩陣進(jìn)行歸一化處理

(18)

慣性導(dǎo)航解算程序以指北方位平臺(tái)慣導(dǎo)程序?yàn)榛A(chǔ)，當(dāng)?shù)氐乩硐岛蛯?dǎo)航坐標(biāo)系重合，通過角增量法處理微分方程，利用3階龍格庫(kù)塔和四元數(shù)進(jìn)行姿態(tài)更新的解算，利用模擬的角增量和速度增量數(shù)據(jù)得到每一個(gè)時(shí)刻載體的姿態(tài)、速度、和位置并記錄，導(dǎo)航更新周期設(shè)為2.5 ms。導(dǎo)航最終結(jié)果為緯度39.9159°，經(jīng)度116.3467°，俯仰角0.0065°，橫滾角0.0036°，偏航角0.0039°，東向速度1.6997 m/s2，北向速度1.8417 m/s2，天向速度1.7163 m/s2。模擬卡爾曼濾波的原理式(4)中有詳細(xì)說明，將卡爾曼濾波的濾波周期設(shè)為25 ms。

加速度計(jì)和陀螺在卡爾曼濾波器中的誤差系數(shù)估計(jì)的仿真結(jié)果如圖2～圖7所示，可以看出狀態(tài)矢量經(jīng)過濾波后收斂到估計(jì)值，且估計(jì)值和初始設(shè)定值相差不大。

圖2 加速度計(jì)零偏誤差仿真估計(jì)過程

圖3 加速度計(jì)標(biāo)度因數(shù)誤差仿真估計(jì)過程

圖4 加速度計(jì)安裝誤差仿真估計(jì)過程

將仿真得到的估計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)定值比較驗(yàn)證仿真方法的可行性，數(shù)據(jù)記錄見表3。

圖5 陀螺零偏誤差仿真估計(jì)過程

圖6 陀螺標(biāo)度因數(shù)誤差仿真估計(jì)過程

圖7 陀螺安裝誤差仿真估計(jì)過程

表3 估計(jì)結(jié)果和設(shè)置值數(shù)據(jù)記錄

將數(shù)據(jù)整理見表3，其中加速度計(jì)三軸零偏誤差與仿真設(shè)定值相差最大2.793 66 mg，加速度計(jì)3個(gè)標(biāo)度因數(shù)誤差與仿真設(shè)定值相差最大2.495 85×10-5，加速度計(jì)3個(gè)安裝誤差與仿真設(shè)定值相差最大0.517 91角秒，陀螺三軸零偏誤差與仿真設(shè)定值相差最大0.152 33°/h，陀螺3個(gè)標(biāo)度因數(shù)誤差與仿真設(shè)定值相差最大2.638 99×10-5，陀螺6個(gè)安裝誤差與仿真設(shè)定值相差最大1.254 41角秒；在相同模擬條件下，系統(tǒng)標(biāo)定結(jié)果與傳統(tǒng)標(biāo)定結(jié)果基本一致，但傳統(tǒng)的標(biāo)定方法依賴于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)提供轉(zhuǎn)速信息。為了更透徹地演示標(biāo)定方法，對(duì)仿真程序進(jìn)行了10次重復(fù)，以不同的仿真參數(shù)組合，得到標(biāo)定結(jié)果，與設(shè)置誤差值進(jìn)行比對(duì)，相對(duì)誤差不超過200%，結(jié)果表明，標(biāo)定結(jié)果的相對(duì)誤差較小，保證了該方法的穩(wěn)定性。因此，本文提出的七位置系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法對(duì)IMU進(jìn)行精確校準(zhǔn)是可行的。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文從理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā)，提出了一種利用旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)中的低精度雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)慣性測(cè)量器件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定的七位置系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定的方法，該方法通過簡(jiǎn)單合理且充分的轉(zhuǎn)位方案和靜態(tài)位置數(shù)據(jù)的模擬采集，有效激勵(lì)出慣性測(cè)量組件的各類誤差，分析并提出了具有約束條件的陀螺和加速度計(jì)誤差模型，利用導(dǎo)航速度和姿態(tài)誤差作為觀測(cè)量，通過高維卡爾曼濾波全面辨識(shí)出陀螺和加速度計(jì)的誤差參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)仿真可以得到估計(jì)零偏誤差的絕對(duì)誤差不超過3 mg和0.2 °/h，估計(jì)標(biāo)度因數(shù)誤差的絕對(duì)誤差不超過2.7×10-5，估計(jì)安裝誤差的絕對(duì)誤差不超過1.3角秒，辨識(shí)參數(shù)精度較高。且系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法不依賴于分立式標(biāo)定使用的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)臺(tái)精度，有效減少了標(biāo)定時(shí)間和標(biāo)定步驟，也降低了標(biāo)定慣性器件的實(shí)驗(yàn)成本，對(duì)中低精度的旋轉(zhuǎn)調(diào)制捷聯(lián)慣測(cè)系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定的工程研究具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。接下來還需要的研究方向有加速度計(jì)的二次項(xiàng)誤差參數(shù)和桿臂誤差的標(biāo)定和補(bǔ)償，有望在卡爾曼濾波方法中進(jìn)行原理上的擴(kuò)維，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)位方案更加充分地激勵(lì)相關(guān)誤差，將更多的誤差參數(shù)一起準(zhǔn)確地利用系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法標(biāo)定出來。