【技术实现步骤摘要】
一种惯性测量单元的无定向多位置高精度标定方法
本专利技术涉及一种利用精密转台精确标定惯性测量单元(InertialMeasurement Unit,IMU)误差系数的方法,可用于标定挠性陀螺IMU、液浮陀螺IMU或MEMS陀螺IMU等。
技术介绍
捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)是一种测量运动载体位置、速度和姿态的精密仪器,它将陀螺仪和加速度计固联在载体上,用计算机平台代替物理平台,具有结构简单、成本低、可靠性高等优点,已经成为了惯性导航技术的主要发展方向。惯性测量单元(InertialMeasurement Unit,IMU)由陀螺仪和加速度计及相关电路组成,是捷联惯导系统的核心,其误差包含确定性误差和随机误差两部分,其中确定性误差即系统误差约占总误差的90%左右,是捷联惯导系统最主要的误差源。因此,捷联惯导在使用前必须通过标定试验确定出IMU的各项误差系数,并在系统中进行补偿。传统的标定方法包括静态多位置试验方法和角速率试验方法两种。角速度率试验方法精度较高,但是只能标定出IMU角速度通道的标度因数和安装误差共9个误差系数。静态多位置试验方法的基本原理是利用转台提供的方位基准(即需要转台精确指北)和水平基准,将地球自转角速度和重力加速度作为输入IMU的标称量,并与IMU中陀螺仪和加速度计的输出进行比较,建立IMU的误差方程,然后将精密旋转基准(转台)转动到多个不同位置,当位置数与输入输出方程中的未知数即误差系数的个数相等时,即可通过联立的方程组求解出各项误差系数。静态多位置试验方法 ...
【技术保护点】
一种惯性测量单元的无定向多位置高精度标定方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将IMU安装在三轴转台上,使IMU的Z轴向上,与转台的Z轴重合,IMU的X轴和Y轴处于水平面内;(2)使转台绕Z轴逆时针旋转360°,然后保持IMU 静止1-3分钟,记录旋转及静止过程中IMU输出的角速度和加速度;(3)使转台绕Z轴顺时针旋转360°,然后保持IMU静止1-3分钟,记录旋转及静止过程中IMU输出的角速度和加速度;(4)旋转转台使IMU的Z轴向下,X轴和Y轴 处于水平面内,然后重复试验步骤(2)和(3);(5)旋转转台使IMU的X轴向上,Z轴和Y轴处于水平面内,重复试验步骤(2)和(3);(6)旋转转台使IMU的X轴向下,Z轴和Y轴处于水平面内,重复试验步骤(2)和(3); (7)旋转转台使IMU的X轴向上,Z轴和X轴处于水平面内,重复试验步骤(2)和(3);(8)旋转转台使IMU的X轴向下,Z轴和X轴处于水平面内,重复试验步骤(2)和(3);(9)利用六个位置上12次旋转的12组数据,根据I ...
【技术特征摘要】
1、一种惯性测量单元的无定向多位置高精度标定方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将IMU安装在三轴转台上,使IMU的Z轴向上,与转台的Z轴重合,IMU的X轴和Y轴处于水平面内;(2)使转台绕Z轴逆时针旋转360°,然后保持IMU静止1-3分钟,记录旋转及静止过程中IMU输出的角速度和加速度;(3)使转台绕Z轴顺时针旋转360°,然后保持IMU静止1-3分钟,记录旋转及静止过程中IMU输出的角速度和加速度;(4)旋转转台使IMU的Z轴向下,X轴和Y轴处于水平面内,然后重复试验步骤(2)和(3);(5)旋转转台使IMU的X轴向上,Z轴和Y轴处于水平面内,重复试验步骤(2)和(3);(6)旋转转台使IMU的X轴向下,Z轴和Y轴处于水平面内,重复试验步骤(2)和(3);(7)旋转转台使IMU的X轴向上,Z轴和X轴处于水平面内,重复试验步骤(2)和(3);(8)旋转转台使IMU的X轴向下,Z轴和X轴处于水平面内,重复试验步骤(2)和(3);(9)利用六个位置上12次旋转的12组数据,根据IMU的误差模型,采用IMU误差系数计算公式标定出IMU的全部33个误差系数。2、根据权利要求1所述的惯性测量单元的无定向多位置高精度标定方法,其特征在于:所述的步骤(9)中IMU的误差模型包括角速度通道误差模型和加速度通道误差模型,分别如下:SPt=Mω+D+Gf]]>kN=Cf+B其中,S为陀螺仪的标度因数,P为陀螺仪的输出,t为数据采集时间,M为陀螺仪的安装误差,ω为陀螺仪的输入角速度,D为陀螺仪的常值漂移,G为陀螺仪的与g有关误差系数,g为重力加速度,k为加速度计的标度因数,N为加速度计的输出,C为加速度计的安装误差,f为加速度计的输入加速度,B为加...
【专利技术属性】
技术研发人员:房建成,刘百奇,张钰,张海鹏,杨胜,高翌春,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]
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