一种光纤惯组误差标定系统及方法与流程

本发明涉及光纤惯组测试，尤其涉及一种光纤惯组误差标定系统及方法。

背景技术：

1、光纤惯组因其构造简单，制造成本低，精度较高，被广泛应用于航空航天等领域。随着行业发展，各领域对光纤惯组的精度要求越来越高。提高光纤惯组的精度方法主要有两类，一类是改进制造工艺，另外一类是通过标定试验测量误差值并进行补偿。前者需要对材料、工艺提出新要求，使得光纤惯组制造成本提高，生产周期变长。因此，依靠标定测试技术，建立器件和系统的误差模型方程，通过对采集的数据进行分析处理，准确的辨识出误差参数，通过误差补偿措施来进一步提高光纤惯组使用精度的方法具有实际工程意义。

2、目前常用的标定测试方法是由测试人员按照测试项目逐一测试，并采集测试数据，在测试项目结束后对测试数据进行分析处理，获得相应项目的误差参数。这种方式需要测试人员长期在现场保障，人力资源占用较大。同时测试人员的操作会在测试流程中引入人为误差，导致测试流程效率低下。

3、近些年，光纤惯组自动化测试逐渐兴起，在自动化测试方向的研究越来越多，但现有方案要么侧重于测试流程优化，要么通过对交互通讯模块性能的提升来提高测试效率，并不能将自动化测试与自动化数据分析处理相结合，而且出现新的测试对象时，需要改造测试系统，无法真正实现一体化自动测试控制。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种光纤惯组误差标定系统及方法，用以解决现有无法动态支持多种测试对象且测试效率低的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种光纤惯组误差标定系统，包括：三轴转台、程控电源、卫星信号源和部署了光纤惯组测试单元的测试计算机；光纤惯组测试单元包括人机交互模块、测试项目管理模块、控制通讯模块、测试数据接收模块和数据分析模块；其中，人机交互模块用于接收测试参数，及展示测试结果；测试项目管理模块用于根据测试参数获取测试项目的控制流程；控制通讯模块用于根据控制流程，对测试项目占用的硬件资源发送控制指令；测试数据接收模块用于接收测试对象输出的测试数据，实时发送给数据分析模块；数据分析模块用于根据测试数据计算出测试结果，实时发送给人机交互模块。

3、基于上述系统的进一步改进，光纤惯组测试单元采用ubuntu实时操作系统开发，还包括多线程任务调度模块，用于启动多个线程，其中一个线程调度控制通讯模块和测试数据接收模块，另一个线程调度数据分析模块。

4、基于上述系统的进一步改进，人机交互模块用于接收测试参数，包括：1个或多个测试对象、1个或多个测试项目和/或待设置参数；测试对象包括：陀螺仪、加速度计、卫星接收板和光纤惯组整机。

5、基于上述系统的进一步改进，测试项目管理模块用于根据测试参数获取测试项目的控制流程，包括：识别测试参数中的测试项目是否有多个，如果有多个，则根据测试项目对应的测试对象，识别多个测试项目能否同时测试，如果不能同时测试，则根据预置的测试项目优先级由高到低排序测试项目；根据测试项目占用的硬件资源，获取和拼接每个测试项目的控制流程。

6、基于上述系统的进一步改进，测试数据接收模块还包括信息读取子模块，用于上传通信协议对应的数据格式文件；测试数据接收模块在接收测试对象输出的测试数据后，按照通讯协议对应的数据格式文件转换测试数据，得到预处理后的测试数据，再实时发送给数据分析模块。

7、基于上述系统的进一步改进，数据分析模块用于根据测试数据计算出测试结果，包括：

8、当测试对象是陀螺仪和加速度计时，根据零偏误差、标度因数误差和安装误差，构建误差模型；基于误差模型，将误差项作为待估计量，将测试数据作为量测量，构建量测方程；根据实时获取的测试数据，拟合求解量测方程，得到待估计量，作为测试结果；

9、当测试对象是卫星接收板和光纤惯组整机时，按照测试项目的控制流程，将得到的测试数据与阈值进行判断，得到测试正常或不正常的判断结果，作为测试结果。

10、基于上述系统的进一步改进，当测试对象是陀螺仪和加速度计时，如果测试项目是标度因数测试和安装误差测试，对每个轴设置两个角度误差项和一个标度因数误差，通过下式构建量测方程，采用递推最小二乘法求解量测方程，得到每个时刻的待估计量：

11、

12、其中，和分别表示测试对象在三轴转台的三个轴方向上输出的测试数据，ax、ay和az分别表示三轴转台的三个轴方向上的标准值，sx、sy和sz分别表示测试对象在三个轴方向上的标度因数误差项，(α1,α2)、(α3,α4)、(α5,α6)分别表示测试对象在三个轴方向上的两个角度误差项，[·]t表示矩阵的转置操作。

13、基于上述系统的进一步改进，当测试对象是陀螺仪和加速度计时，基于allan方差分析方法构建量测方程，根据测试对象在三个轴方向上输出的测试数据，分别绘制allan标准差双对数曲线，通过最小二乘法拟合allan标准差双对数曲线，取斜率为-1/2的直线与曲线y轴的交点为零偏稳定性误差值，取斜率为0的直线与曲线y轴的交点为零偏误差值，得到测试结果。

14、基于上述系统的进一步改进，控制通讯模块包括串口通讯子模块和网络通讯子模块，其中串口通讯子模块，用于通过串口通讯协议与三轴转台建立连接，下发转动指令；网络通讯子模块，用于通过网络通讯协议与程控电源和卫星信号源建立连接，分别下发对应的上电和断电、启动、关闭和设置卫星位置指令。

15、另一方面，本发明实施例提供了一种光纤惯组误差标定方法，包括以下步骤：

16、接收测试参数，根据测试参数获取测试项目的控制流程；

17、测试开始后，启动多个线程，其中一个线程根据控制流程，对测试项目占用的硬件资源发送控制指令，实时接收测试对象输出的测试数据，根据通讯协议对应的数据格式文件转换测试数据，得到预处理后的测试数据；另一个线程根据预处理后的测试数据计算并展示测试结果。

18、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：通过合理的测试项目分布、测试流程自动控制及测试数据自动分析，极大程度地减少光纤惯组标定试验对人力资源的需求，提高测试结果产出率和准确率，避免了人为操作干预造成标定结果精度下降，具有较高的工程应用价值和空间。

19、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

1.一种光纤惯组误差标定系统，其特征在于，包括：三轴转台、程控电源、卫星信号源和部署了光纤惯组测试单元的测试计算机；所述光纤惯组测试单元包括人机交互模块、测试项目管理模块、控制通讯模块、测试数据接收模块和数据分析模块；其中，人机交互模块用于接收测试参数，及展示测试结果；测试项目管理模块用于根据测试参数获取测试项目的控制流程；控制通讯模块用于根据控制流程，对测试项目占用的硬件资源发送控制指令；测试数据接收模块用于接收测试对象输出的测试数据，实时发送给数据分析模块；数据分析模块用于根据测试数据计算出测试结果，实时发送给人机交互模块。

2.根据权利要求1所述的光纤惯组误差标定系统，其特征在于，所述光纤惯组测试单元采用ubuntu实时操作系统开发，还包括多线程任务调度模块，用于启动多个线程，其中一个线程调度控制通讯模块和测试数据接收模块，另一个线程调度数据分析模块。

3.根据权利要求1所述的光纤惯组误差标定系统，其特征在于，所述人机交互模块用于接收测试参数，包括：1个或多个测试对象、1个或多个测试项目和/或待设置参数；测试对象包括：陀螺仪、加速度计、卫星接收板和光纤惯组整机。

4.根据权利要求3所述的光纤惯组误差标定系统，其特征在于，所述测试项目管理模块用于根据测试参数获取测试项目的控制流程，包括：识别测试参数中的测试项目是否有多个，如果有多个，则根据测试项目对应的测试对象，识别多个测试项目能否同时测试，如果不能同时测试，则根据预置的测试项目优先级由高到低排序测试项目；根据测试项目占用的硬件资源，获取和拼接每个测试项目的控制流程。

5.根据权利要求1所述的光纤惯组误差标定系统，其特征在于，所述测试数据接收模块还包括信息读取子模块，用于上传通信协议对应的数据格式文件；所述测试数据接收模块在接收测试对象输出的测试数据后，按照通讯协议对应的数据格式文件转换测试数据，得到预处理后的测试数据，再实时发送给数据分析模块。

6.根据权利要求3所述的光纤惯组误差标定系统，其特征在于，所述数据分析模块用于根据测试数据计算出测试结果，包括：

7.根据权利要求6所述的光纤惯组误差标定系统，其特征在于，当测试对象是陀螺仪和加速度计时，如果测试项目是标度因数测试和安装误差测试，对每个轴设置两个角度误差项和一个标度因数误差，通过下式构建量测方程，采用递推最小二乘法求解量测方程，得到每个时刻的待估计量：

8.根据权利要求6所述的光纤惯组误差标定系统，其特征在于，当测试对象是陀螺仪和加速度计时，基于allan方差分析方法构建量测方程，根据测试对象在三个轴方向上输出的测试数据，分别绘制allan标准差双对数曲线，通过最小二乘法拟合allan标准差双对数曲线，取斜率为-1/2的直线与曲线y轴的交点为零偏稳定性误差值，取斜率为0的直线与曲线y轴的交点为零偏误差值，得到测试结果。

9.根据权利要求1所述的光纤惯组误差标定系统，其特征在于，所述控制通讯模块包括串口通讯子模块和网络通讯子模块，其中串口通讯子模块，用于通过串口通讯协议与三轴转台建立连接，下发转动指令；网络通讯子模块，用于通过网络通讯协议与程控电源和卫星信号源建立连接，分别下发对应的上电和断电、启动、关闭和设置卫星位置指令。

10.一种光纤惯组误差标定方法，其特征在于，包括以下步骤：