补偿温度漂移误差的方法、装置和组合导航系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种补偿温度漂移误差的方法、装置和一种组合导航系统，该方法包括：获取微机电系统惯性测量单元MEMS IMU的样本工作温度；获取与该样本工作温度对应的MEMS IMU的测量结果的误差参数值；基于多个该样本工作温度和多个该误差参数值进行拟合以获得误差参数‑温度关系曲线；根据该曲线对该MEMS IMU的温度漂移误差进行补偿。本发明专利技术实施例提供的补偿温度漂移误差的方法，利用大量实际导航过程中产生的MEMS IMU样本数据进行拟合获得的误差参数‑温度关系曲线对MEMS IMU的温度漂移误差进行在线补偿。基于实时导航信息对该曲线进行更新，提高导航精度，降低成本，便于实现。

Method, device and integrated navigation system for compensating temperature drift error

The embodiment of the invention provides a method, device and an integrated navigation system for compensating temperature drift error. The method comprises: acquiring the sample operating temperature of the MEMS IMU of the microelectromechanical system inertial measurement unit; acquiring the error parameter values of the measurement results of the MEMS IMU corresponding to the sample operating temperature; and based on a plurality of samples. The working temperature and several values of the error parameters are fitted to obtain the error parameter_temperature relation curve, and the temperature drift error of the MEMS IMU is compensated according to the curve. The method of compensating temperature drift error provided by the embodiment of the invention utilizes a large number of sample data of the MEMS IMU generated in the actual navigation process to fit the error parameter_temperature relation curve to compensate the temperature drift error of the MEMS IMU online. Based on the real-time navigation information, the curve is updated to improve the navigation accuracy, reduce the cost and facilitate the realization.

【技术实现步骤摘要】
补偿温度漂移误差的方法、装置和组合导航系统
本专利技术实施例涉及导航领域，并且更具体地，涉及组合导航领域中补偿温度漂移误差的方法、装置和组合导航系统。
技术介绍
GNSS/INS组合导航系统融合全球卫星导航系统(globalnavigationsatellitesystem，GNSS)与惯性导航系统(inertialnavigationsystem，INS)的优点，具有精确导航能力及全天候工作能力，在高精度军事领域和民用领域得到广泛应用。对于INS中一些高精度的惯性测量单元(inertialmeasurementunit，IMU)，在其传感器的工作温度变化不大的情况下，可以在不考虑温度因素的情况下通过在线标定的方式对误差进行补偿。但是在GNSS/INS组合导航系统中，由于INS中的微机电系统惯性测量单元(microelectromechanicalsysteminertialmeasurementunit,MEMSIMU)的工作温度变化较大，因此普遍存在MEMSIMU传感器参数(如零偏、比例因子)随温度变化比较显著的现象，这种现象称为“温度漂移现象”。由温度漂移现象引起的误差称为“温度漂移误差”，温度漂移误差会造成导航精度的下降，同时在高温或低温下启动组合导航系统时，由于MEMSIMU初始误差很大而造成初始阶段导航精度较差，如显著的航向偏移等。传统的解决温度漂移误差的方法主要是针对每只MEMSIMU在出厂时进行实验室全温标定，但是此方法成本较高、效率较低，而且即使经过全温标定，MEMSIMU的温度漂移特性也会随着使用时间而逐渐变化，MEMSIMU的温度漂移误差还是会存在，影响导航系统的导航精度。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种补偿温度漂移误差的方法、装置和组合导航系统，能够提高MEMSIMU在组合导航系统中的导航精度，降低成本，并且便于实现。第一方面，提供了一种补偿温度漂移误差的方法，该方法包括：获取微机电系统惯性测量单元MEMSIMU的样本工作温度；获取与该样本工作温度对应的该MEMSIMU的测量结果的误差参数值；基于多个该样本工作温度和多个该误差参数值进行拟合以获得误差参数-温度关系曲线；根据该误差参数-温度关系曲线对该MEMSIMU的该温度漂移误差进行补偿。第一方面提供的补偿温度漂移误差的方法，利用实际导航过程中在线产生的MEMSIMU样本的数据，即利用大量的MEMSIMU的样本工作温度和与该样本工作温度对应的大量的该MEMSIMU的测量结果的误差参数值，替代了传统实验室标定的数据来源，通过进行拟合以获得误差参数-温度关系曲线，通过该误差参数-温度关系曲线对该MEMSIMU的在后续使用过程中的温度漂移误差进行在线补偿，从而克服了传统的实验室标定的温度误差模型存在的标定参数由于使用时间延长而逐渐老化的问题，提高了导航的精度，降低了成本，便于实现。在第一方面的一种可能的实现方式中，获取与该样本工作温度对应的该MEMSIMU的测量结果的误差参数值，包括：获取与该样本工作温度对应的惯性导航系统INS数据，该INS数据包括载体的角速度和该载体的加速度，该MEMSIMU位于该INS当中，该INS安装于该载体中；基于该INS数据通过卡尔曼滤波算法获取与该样本工作温度对应的该误差参数值。在第一方面的一种可能的实现方式中，该根据该误差参数-温度关系曲线对该MEMSIMU的该温度漂移误差进行补偿，包括：根据该误差参数-温度关系曲线获取该MEMSIMU在第一工作温度下的第一误差参数值；根据该第一误差参数值对该MEMSIMU在该第一工作温度下的该温度漂移误差进行补偿。在第一方面的一种可能的实现方式中，该方法还包括：获取除该多个该样本工作温度以外的第一样本工作温度；通过卡尔曼滤波算法获取与该第一样本工作温度对应的第二误差参数值；根据该误差参数-温度关系曲线获取与该第一样本工作温度对应的该第三误差参数值；基于该第二误差参数值和该第三误差参数值对该误差参数-温度关系曲线进行更新。在该实现方式中，通过基于实时导航信息对该误差参数-温度关系曲线进行更新，利用更新后的误差参数-温度关系曲线对MEMSIMU的在后续实际使用中的温度漂移误差进行在线补偿，可以提高MEMSIMU补偿精度，从而提高基于MEMSIMU的组合导航系统的导航精度。在第一方面的一种可能的实现方式中，该MEMSIMU的误差参数值包括零偏误差值和/或比例因子误差值。第二方面，提供了一种补偿温度漂移误差的装置，用于执行上述第一方面及各种实现方式中的一种补偿温度漂移误差的方法，该装置包括：获取模块，用于获取微机电系统惯性测量单元MEMSIMU的样本工作温度；该获取模块还用于获取与该样本工作温度对应的该MEMSIMU的测量结果的误差参数值；拟合模块，用于基于该获取模块获取的多个该样本工作温度和多个该误差参数值进行拟合以获得误差参数-温度关系曲线；补偿模块，用于根据该拟合模块获得的该误差参数-温度关系曲线对该MEMSIMU的该温度漂移误差进行补偿。第三方面，提供了一种补偿温度漂移误差的装置，该装置包括处理器和存储器，用于支持该装置执行上述方法中相应的功能。该存储器存储程序，该处理器用于调用所述程序实现上述第一方面及其各种实现方式中的补偿温度漂移误差的方法。第四方面，提供了一种组合导航系统，该组合导航系统包括微机电系统惯性测量单元MEMSIMU和上述第二方面及其各种实现方式中的补偿温度漂移误差的装置。第四方面提供的组合导航系统，在导航过程中可以利用补偿温度漂移误差的装置对MEMSIMU的温度漂移误差进行实时补偿，提高了该组合导航系统的导航的精度，降低了成本，便于实现。第五方面，提供了一种计算机可读介质，用于存储计算机程序，该计算机程序包括用于执行上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的方法的指令。附图说明图1是MEMSIMU的零偏误差参数和比例因子误差参数值随温度的变化关系图。图2是传统的MEMSIMU出厂时温度标定的示意性流程图。图3是本专利技术一个实施例的补偿温度漂移误差的方法的示意性流程图。图4是本专利技术一个实施例的建立误差参数-温度关系曲线的示意性流程图。图5是本专利技术一个实施例的更新误差参数-温度关系曲线的示意性流程图。图6是本专利技术一个实施例补偿温度漂移误差的装置的示意性框图。图7是本专利技术另一个实施例补偿温度漂移误差的装置的示意性框图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行描述。组合导航系统利用两种或两种以上的导航设备提供多重导航信息，采用相应数据融合算法综合处理以获得最优导航信息。较其他导航技术而言，GNSS可以提供高精度导航输出，但是导航信号不连续且易受外界干扰；而INS可以独立自主地进行导航且数据更新频率较高，但存在固有导航误差随时间积累的问题。因此，利用两者的互补性，可以获得性能较高的GNSS/INS组合导航系统。对于GNSS/INS组合导航系统，INS中的MEMSIMU普遍存在着传感器参数(例如，加速度计和陀螺仪的零偏误差参数、比例因子误差参数)随温度变化比较显著的问题。图1是MEMSIMU的零偏误差参数和比例因子误差参数值随温度的变化关系图，如图1所示，当温度变化范围为-20℃到80℃时，其加速度计的比例因子误差变化接近30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种补偿温度漂移误差的方法，其特征在于，包括：获取微机电系统惯性测量单元MEMS IMU的样本工作温度；获取与所述样本工作温度对应的所述MEMS IMU的测量结果的误差参数值；基于多个所述样本工作温度和多个所述误差参数值进行拟合以获得误差参数‑温度关系曲线；根据所述误差参数‑温度关系曲线对所述MEMS IMU的所述温度漂移误差进行补偿。

【技术特征摘要】
1.一种补偿温度漂移误差的方法，其特征在于，包括：获取微机电系统惯性测量单元MEMSIMU的样本工作温度；获取与所述样本工作温度对应的所述MEMSIMU的测量结果的误差参数值；基于多个所述样本工作温度和多个所述误差参数值进行拟合以获得误差参数-温度关系曲线；根据所述误差参数-温度关系曲线对所述MEMSIMU的所述温度漂移误差进行补偿。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取与所述样本工作温度对应的所述MEMSIMU的测量结果的误差参数值，包括：获取与所述样本工作温度对应的惯性导航系统INS数据，所述INS数据包括载体的角速度和所述载体的加速度，所述MEMSIMU位于所述INS当中，所述INS安装于所述载体中；基于所述INS数据通过卡尔曼滤波算法获取与所述样本工作温度对应的所述误差参数值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述误差参数-温度关系曲线对所述MEMSIMU的所述温度漂移误差进行补偿，包括：根据所述误差参数-温度关系曲线获取所述MEMSIMU在第一工作温度下的第一误差参数值；根据所述第一误差参数值对所述MEMSIMU在所述第一工作温度下的所述温度漂移误差进行补偿。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述基于多个所述样本工作温度和多个所述误差参数值进行拟合以获得误差参数-温度关系曲线之后，所述方法还包括：获取除所述多个所述样本工作温度以外的第一样本工作温度；通过卡尔曼滤波算法获取与所述第一样本工作温度对应的第二误差参数值；根据所述误差参数-温度关系曲线获取与所述第一样本工作温度对应的所述第三误差参数值；基于所述第二误差参数值和所述第三误差参数值对所述误差参数-温度关系曲线进行更新。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述MEMSIMU的误差参数值包括零偏误差值和/或比例因子误差值。6.一种补偿温度漂移误差的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全，牛小骥，付立鼎，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44