张晓文，李骥

1. 北京控制工程研究所，北京 100190 2. 空间智能控制技术国家级重点实验室，北京 100190

陀螺是航天器重要的姿态测量敏感器，存在安装误差、常值漂移和刻度因子误差等影响角速度测量精度的参数。这些陀螺参数虽然可以在地面精度标定，但是在航天器入轨之后还会发生变化。因此对于定姿精度要求高的任务，或是需要陀螺独立外推一段时间姿态的任务，有必要对陀螺参数进行在轨标定。常规航天器使用基于星敏和陀螺测量的6阶滤波器同时估计本体姿态和陀螺常值漂移，忽略陀螺安装误差和刻度因子误差。

在NASA的卡西尼探测器上，设计有15阶卡尔曼滤波，对3部正交安装陀螺的常值漂移、安装误差和刻度因子共12个参数进行在轨标定[1-3]。每次标定分别绕本体系三轴旋转±180°，共持续4-5小时。从2002年到2016年，每年至少进行一次标定，其结果显示，安装误差和刻度因子在被标定更新之后保持了良好的稳定性。在2013年，嫦娥三号着陆器成功飞行应用了一种以星敏测量的姿态四元数和陀螺测量的角度增量作为输入，结合姿态机动，利用UD分解卡尔曼滤波(UDKF)在轨标定陀螺组件的常值漂移、安装误差和刻度因子误差的方法[4]。以上两例标定方法的不足之处是要求陀螺组件标称为正交安装，因此限制了其使用范围。出于冗余备份考虑，很多陀螺组件采用3部正交安装陀螺加1部倾斜安装陀螺的构型。在2014年，月地高速再入返回器成功飞行应用了一种基于最小二乘的可对非正交安装陀螺参数在轨标定的方法，通过一段时间的统计得到陀螺等效漂移的均值，实现计算的轻量化[5]。……