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系统误差

误差来源、误差方程、影响误差的因素

误差源

  1. 元件误差
  2. 安装误差
  3. 初始条件误差
  4. 运动误差
  5. 其他误差

误差分析方法

  • 引入计算机坐标系c
  • 认为误差是小扰动,忽略二阶小量
  • 建立误差方程

平台系相对于地理系的误差

这里以指北惯导系统为例

Ctp=CcpCtcϕ=Ψ+θC_t^p=C_c^p C_t^c \quad \phi=\Psi+\theta

上式的意义:通过引入计算机坐标系c,把平台系相对地理系的误差角 ϕ\phi 分成了两部分:

  1. 一部分是计算机系相对地理系的误差角 θ\boldsymbol{\theta} ,它主要反映了导航参数误差 δL\delta Lδλ\delta \lambda 。这种误差通过给平台的指令角速率转化为平台误差角的一部分
  2. 另一部分是平台系相对计算机系的误差 ψ\psi ,它主要反映了陀螺平台自身的漂移角速度 ε\varepsilon 以及施矩轴线偏离了正确位置所造成的平台误差角。

误差方程的建立

  • 定义误差量
δL=LcLδλ=λcλδvx=vxcvxtδvy=vycvyt}\left.\begin{array}{l} \delta L=L_c-L \\ \delta \lambda=\lambda_c-\lambda \\ \delta v_x=v_x^c-v_x^t \\ \delta v_y=v_y^c-v_y^t \end{array}\right\}
  • 误差传递方向

惯导平台的两个水平控制回路既有交联影响,同时又构成了一个大的闭环系统。因而误差量之间的相互影响也具有相同的特点。下图是惯性平台误差传递方向的示意图。

image-20230613175422337

在建立系统误差方程时,也可以分为三段导出各误差量之间的函数关系,即速度误差方程、经纬度误差方程和平台误差方程。

建立系统误差方程的一般步骤

  1. 找到或建立有关参数的原始方程
  2. 将原始方程进行微分处理,先把原始方程中对地理系的参数改写成对计算机系的参数,使之成为计算机解算方程,然后进行如下误差量代换,如令Lc=L+δLλc=λ+δλL_c=L+\delta L \quad \lambda_c=\lambda+\delta \lambda等等,展开后再和原始方程相减,略去二阶小量,经过整理,即得到以误差量为基本参数的误差方程。
  3. 三段误差方程的总和就是系统误差方程。可利用拉氏变换将方程组表示成矩阵形式。

指北惯导系统影响误差的几个因素

速度误差:

  • 加速度计零偏
  • 平台相对水平面有倾斜,加速度计敏感一部分重力加速度
  • 计算机在补偿加速度计输出量中的有害加速度时,把速度误差δvx,δvy\delta v_x, \delta v_y的因素也带了进去

平台误差:

  • 陀螺平台的漂移项
  • 由平台误差角引起的交叉耦合误差项
  • 由于导航参数的误差引起的误差项