一种复合测量装置的现场标定方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种复合测量装置的现场标定方法及系统，该方法包括：在复合测量装置上电静置第一预设时长后，采集三轴MEMS陀螺静态输出，确定所述三轴MEMS陀螺的零位漂移估计值，所述零位漂移估计值为所述三轴MEMS陀螺静态在第二预设时长内输出的平均值；所述复合测量装置在X轴、Y轴和Z轴分别转动预设角度后，获取所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出；基于单轴FOG输出作为基准值，根据所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计，得到所述三轴MEMS陀螺标度误差估计值。本发明专利技术实现了复合测量装置的现场标定。

A Field Calibration Method and System for Compound Measuring Device

The present invention provides a field calibration method and system for a composite measuring device. The method includes: acquiring the static output of a three-axis MEMS gyroscope after the first preset time is electrostatically set on the composite measuring device, determining the zero drift estimate of the three-axis MEMS gyroscope, and the zero drift estimate is the average value of the static output of the three-axis MEMS gyroscope in the second preset time; After rotating the preset angles of X, Y and Z axes respectively, the compound measuring device obtains the output of the zero drift estimation value compensated by the three-axis MEMS gyroscope. Based on the single-axis FOG output as the reference value, Kalman filter is used to estimate the scale error of the three-axis MEMS gyroscope according to the output of the zero drift estimation value compensated by the three-axis MEMS gyroscope, and the scale error of the three-axis MEMS gyroscope is obtained. Error estimate. The invention realizes the field calibration of the composite measuring device.

【技术实现步骤摘要】
一种复合测量装置的现场标定方法及系统
本专利技术涉及惯导
，尤其涉及一种复合测量装置的现场标定方法及系统。
技术介绍
三轴MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)陀螺/单轴FOG陀螺(FiberOpticalGyroscope，光纤陀螺)复合测量装置的实验室方法需要高精度测试设备并且标定流流程复杂。以文献《带斜置元件的光纤陀螺捷联惯组标定方法》为例，现有技术给出了一种具有斜置陀螺和加速度计的光纤陀螺捷联惯组标定方法，以高精度转台为基准，属于传统分立标定法，主要包括动态角速率标定和静态多位置测试。标定流程复杂并且依赖高精度测试基准，因此，不能直接应用于现场标定。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种复合测量装置的现场标定方法及系统，以解决复合测量装置的现场标定的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种复合测量装置的现场标定方法，其特征在于，包括：在复合测量装置上电静置第一预设时长后，采集三轴MEMS陀螺静态输出，确定所述三轴MEMS陀螺的零位漂移估计值，所述零位漂移估计值为所述三轴MEMS陀螺静态在第二预设时长内输出的平均值；所述复合测量装置在X轴、Y轴和Z轴分别转动预设角度后，获取所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出；基于单轴FOG输出作为基准值，根据所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计，得到所述三轴MEMS陀螺标度误差估计值。可选的，所述基于单轴FOG输出作为基准值，根据所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计，得到所述三轴MEMS陀螺标度误差估计值，包括：建立卡尔曼滤波的状态方程和观测方程，对系统的状态变量进行估计；所述状态方程为Xk＝Xk-1+Wk-1，X＝[SxSySz]为状态变量向量；Wk-1是系统噪声序列；所述观测方程为：H1＝[cosαcosβcosαsinβsinα]；H＝H1H2；Z＝H1H2-wf＝HX；α是单轴FOG敏感轴相对三轴MEMS陀螺体坐标系高度角，β是单轴FOG敏感轴相对三轴MEMS陀螺体坐标系方位角，wibx、wiby和wibz分别是三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后输出，wf是单轴FOG输出，H阵即为测量矩阵，Z是观测值。可选的，所述预设角度大于360°。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种复合测量装置的现场标定系统，包括：采集模块，用于在复合测量装置上电静置第一预设时长后，采集三轴MEMS陀螺静态输出，确定所述三轴MEMS陀螺的零位漂移估计值，所述零位漂移估计值为所述三轴MEMS陀螺静态在第二预设时长内输出的平均值；获取模块，用于所述复合测量装置在X轴、Y轴和Z轴分别转动预设角度后，获取所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出；处理模块，用于基于单轴FOG输出作为基准值，根据所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计，得到所述三轴MEMS陀螺标度误差估计值。可选的，所述处理模块具体用于，建立卡尔曼滤波的状态方程和观测方程，对系统的状态变量进行估计；所述状态方程为Xk＝Xk-1+Wk-1，X＝[SxSySz]为状态变量向量；Wk-1是系统噪声序列；所述观测方程为：H1＝[cosαcosβcosαsinβsinα]；H＝H1H2；Z＝H1H2-wf＝HX；α是单轴FOG敏感轴相对三轴MEMS陀螺体坐标系高度角，β是单轴FOG敏感轴相对三轴MEMS陀螺体坐标系方位角，wibx、wiby和wibz分别是三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后输出，wf是单轴FOG输出，H阵即为测量矩阵，Z是观测值。可选的，所述预设角度大于360°。本专利技术实施例中，复合测量装置上电静置第一预设时长后，采集三轴MEMS陀螺静态输出，确定所述三轴MEMS陀螺的零位漂移估计值，所述零位漂移估计值为所述三轴MEMS陀螺静态在第二预设时长内输出的平均值；所述复合测量装置在X轴、Y轴和Z轴分别转动预设角度后，获取所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出；基于单轴FOG输出作为基准值，根据所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计，得到所述三轴MEMS陀螺标度误差估计值。这样，实现了复合测量装置的现场标定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的复合测量装置的现场标定方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的复合测量装置的现场标定系统的结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种复合测量装置的现场标定方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：步骤101，在复合测量装置上电静置第一预设时长后，采集三轴MEMS陀螺静态输出，确定所述三轴MEMS陀螺的零位漂移估计值，所述零位漂移估计值为所述三轴MEMS陀螺静态在第二预设时长内输出的平均值；步骤102，所述复合测量装置在X轴、Y轴和Z轴分别转动预设角度后，获取所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出；步骤103，基于单轴FOG输出作为基准值，根据所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计，得到所述三轴MEMS陀螺标度误差估计值。本专利技术实施例中，上述第一预设时长和第二预设时长的时间长度可以根据实际需要进行设置，例如，第一预设时长大于或等于20秒，上述第二预设时长可以为10秒；上述预设角度的大小可以根据实际需要进行设置，例如，在本实施例中，该预设角度可以大于360°。一般设备已经过实验室的精确标定，现场标定测试主要针对长时间贮存后漂移项进行。本专利技术实施例提供的复合测量装置中，单轴FOG一般漂移较小可以忽略，三轴MEMS陀螺安装误差漂移可以忽略。现场标定测试主要对象为：三轴MEMS陀螺静态零位漂移，标度误差漂移。三轴MEMS陀螺静置并计算输出均值，可作为静态零位漂移估计值。以单轴FOG陀螺输出为基准，分别绕X轴、Y轴和Z轴转动三轴MEMS陀螺，使用卡尔曼滤波迭代估计三轴MEMS陀螺标度误差，从而实现复合测量装置的现场标定。具体的，在本实施例中，假设复合测量装置已经经过实验室标定。在进行现场标定时，首先可以将复合测量装置上电预热，静止20秒以上；然后采集三轴MEMS陀螺静态输出并计算均值，作为三轴MEMS陀螺零位漂移估计值。接着可以以手动的方式分别绕X轴、Y轴和Z轴转动复合测量装置360°以上，采集三轴MEMS陀螺输出并补偿上述零位漂移估计值。最后，可以基于单轴FOG输出作为基准值，对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计。具体的，上述步骤103包括：建立卡尔曼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合测量装置的现场标定方法，其特征在于，包括：在复合测量装置上电静置第一预设时长后，采集三轴MEMS陀螺静态输出，确定所述三轴MEMS陀螺的零位漂移估计值，所述零位漂移估计值为所述三轴MEMS陀螺静态在第二预设时长内输出的平均值；所述复合测量装置在X轴、Y轴和Z轴分别转动预设角度后，获取所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出；基于单轴FOG输出作为基准值，根据所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计，得到所述三轴MEMS陀螺标度误差估计值。

【技术特征摘要】
1.一种复合测量装置的现场标定方法，其特征在于，包括：在复合测量装置上电静置第一预设时长后，采集三轴MEMS陀螺静态输出，确定所述三轴MEMS陀螺的零位漂移估计值，所述零位漂移估计值为所述三轴MEMS陀螺静态在第二预设时长内输出的平均值；所述复合测量装置在X轴、Y轴和Z轴分别转动预设角度后，获取所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出；基于单轴FOG输出作为基准值，根据所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计，得到所述三轴MEMS陀螺标度误差估计值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于单轴FOG输出作为基准值，根据所述三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后的输出对三轴陀螺标度误差进行卡尔曼滤波估计，得到所述三轴MEMS陀螺标度误差估计值，包括：建立卡尔曼滤波的状态方程和观测方程，对系统的状态变量进行估计；所述状态方程为Xk＝Xk-1+Wk-1，X＝[SxSySz]为状态变量向量；Wk-1是系统噪声序列；所述观测方程为：H1＝[cosαcosβcosαsinβsinα]；H＝H1H2；Z＝H1H2-wf＝HX；α是单轴FOG敏感轴相对三轴MEMS陀螺体坐标系高度角，β是单轴FOG敏感轴相对三轴MEMS陀螺体坐标系方位角，wibx、wiby和wibz分别是三轴MEMS陀螺补偿所述零位漂移估计值后输出，wf是单轴FOG输出，H阵即为测量矩阵，Z是观测值。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春熹，王峥，李彦，冉龙俊，
申请(专利权)人：衡阳市衡山科学城科技创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43