一种惯性测量单元陀螺位置补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种惯性测量单元陀螺位置补偿方法，第一步：利用加计零偏计算方法和陀螺零偏计算方法对单个陀螺进行G敏感标定；第二步：对标定过G敏感的单个陀螺进行全量程标校；第三步：重复第一、第二步骤对三个陀螺分别进行处理；第四步：使用单点解耦的方式，对三个陀螺进行陀螺之间的交叉解耦。本发明专利技术基于MATLAB平台进行了仿真计算，并使用自研的惯性测量单元在单轴转台上进行了试验验证。本发明专利技术可使产品同时提升陀螺非线性度、陀螺交叉耦合、线加速度引起的陀螺漂移三个指标性能。线加速度引起的陀螺漂移三个指标性能。线加速度引起的陀螺漂移三个指标性能。

【技术实现步骤摘要】
一种惯性测量单元陀螺位置补偿方法


[0001]本专利技术涉及惯性测量单元，具体涉及对惯性测量单元陀螺位置进行补偿的方法。

技术介绍

[0002]惯性测量单元是以陀螺仪和加速度计为基本的惯性测量元件，其中，陀螺仪敏感载体相对惯性空间的角速度，通过角速率补偿和积分运算为加速度计提供测量基准；加速度计则敏感载体相对惯性空间的线性运动信息，通过坐标变换和加速度补偿，得到载体相对地球的加速度，进而由积分运算得到载体的速度和位置。
[0003]惯性测量单元在生产过程中，需要同时解决陀螺非线性度、陀螺交叉耦合、线加速度引起的陀螺漂移三个指标要求。传统的标校方法为6位置标校法，使用一次最小二乘法同时解决7个问题即：加速度计与加速度计之间的交叉耦合，陀螺对加速度计的交叉耦合，加速度计对陀螺的交叉耦合，陀螺与陀螺之间的交叉耦合，陀螺的零偏，加计的零偏，陀螺的非线性度。实际使用时，往往结果很不理想。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种惯性测量单元陀螺位置补偿方法，不再采用单一的一次最小二乘法，而是分步进行，区分权重，分步标定。本专利技术基于MATLAB平台进行了仿真计算，并使用自研的惯性测量单元在单轴转台上进行了试验验证。本专利技术可使产品同时提升陀螺非线性度、陀螺交叉耦合、线加速度引起的陀螺漂移三个指标性能。
[0005]惯性测量单元是导弹的重要组成部分，它依据内置的3个角速率陀螺、3个加速度计，敏感载体姿态的运动角速率和过载情况，并通过内部计算机进行温度补偿、标校，为控制计算机提供输入。
[0006]本专利技术的技术方案是，一种惯性测量单元陀螺位置补偿方法，其特征在于包括以下步骤：
[0007]第一步：对单个陀螺进行G敏感标定；
[0008]第二步：对标定过G敏感的单个陀螺进行全量程标校；
[0009]第三步：重复1、2步骤对三个陀螺分别进行处理；
[0010]第四步：使用单点解耦的方式，对三个陀螺进行陀螺之间的交叉解耦。
[0011]本专利技术特点和效果
[0012]为了对比直接标定、分段标定、分步标定(本专利技术新方法)，将三组指标均列出，从表中可以看出，相较于直接标定，分段标定可以解决线加速度引起的漂移问题，但是对于交叉解耦方面表现欠佳，而本专利技术方法可以同时满足非线性度、交叉耦合、线加速度引起的漂移三个指标要求。
[0013][0014]附图说明
[0015]图1是本专利技术标校流程图。
具体实施方式
[0016]惯性测量单元是导弹的重要组成部分，它依据内置的3个角速率陀螺、3个加速度计，敏感载体姿态的运动角速率和过载情况，并通过内部计算机进行温度补偿、标校，为控制计算机提供输入。
[0017]1陀螺G敏感补偿
[0018]1.1补偿原理
[0019]加速度会对陀螺的角速度输出造成影响，需要进行补偿。以X轴陀螺为例，根据陀螺与加速度计的耦合关系，陀螺与加速度计的耦合模型为：WX＝WX
G
+KX
G
*AX+BX
G
[0020]式中，WX
G
为G敏感补偿后的X轴陀螺输出(理论值)，WX为补偿前X轴陀螺输出(实测值)，AX为X轴加速度输出，KX
G
为G敏感参数，BX
G
为陀螺零偏。
[0021]X轴朝上放置时，可测得陀螺实际输出的30s均值WX
+
和加速度输出的30s均值AX
+
，WX
G
代入0；
[0022]X轴朝下放置时，可测得陀螺实际输出的30s均值WX
‑
和加速度输出的30s均值AX
‑
，WX
G
代入0；
[0023]求解可得KX
G
和BX
G
。
[0024]同理可得Y轴，Z轴陀螺的G敏感参数。
[0025]1.2补偿方法
[0026]a.转动六面体使产品X轴朝上放置在水平平台上；
[0027]b.打开检测软件，待产品稳定150s后，开始记录产品的输出数据，记录时间为30s，取得第一组数据；
[0028]c.顺时针转动六面体90
°
，记录产品输出数据，记录时间为30s，取得第二组数据；
[0029]d.顺时针转动六面体90
°
，记录产品输出数据，记录时间为30s，取得第三组数据；
[0030]e.顺时针转动六面体90
°
，记录产品输出数据，记录时间为30s，取得第四组数据；
[0031]f.翻动六面体使产品X轴朝下，重复步骤b～e；
[0032]加表零偏计算方法见式(1)。
[0033][0034]式中：
[0035]Ab0——加速度计零偏，g；
[0036]n——采样点数；
[0037]Ai——加速度计输出，g。
[0038]陀螺零偏计算方法见式(2)：
[0039][0040]式中：
[0041]E
j
——陀螺仪零偏，
°
/s；
[0042]n——采样点数；
[0043]G
i
——陀螺仪输出，
°
/s。
[0044]代入式(3)可得KX
G
和BX
G
：
[0045]WX＝WX
G
+KX
G
*AX+BX
G
…………………
(3)
[0046]其中WX
G
为G敏感补偿后的X轴陀螺输出理论值，WX为补偿前X轴陀螺输出实测值，AX为X轴加速度输出，KX
G
为X轴G敏感参数，BX
G
为X轴陀螺零偏；
[0047]同样的方法带入式(4)可得KY
G
和BY
G
：
[0048]WY＝WY
G
+KY
G
*AY+BY
G
…………………
(4)；
[0049]其中WY
G
为G敏感补偿后的Y轴陀螺输出理论值，WY为补偿前Y轴陀螺输出实测值，AY为Y轴加速度输出，KY
G
为Y轴G敏感参数，BY
G
为Y轴陀螺零偏；
[0050]同样的方法带入式(5)可得KZ
G
和BZ
G
：
[0051]WZ＝WZ
G
+KZ
G
*AZ+BZ
G
…………………
(5)；
[0052]其中WZ
G
为G敏感补偿后的Z轴陀螺输出理论值，WZ为补偿前Z轴陀螺输出实测值，AZ为Z轴加速度输出，KZ
G
为Z轴G敏感参数，BZG为Z轴陀螺零偏；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯性测量单元陀螺位置补偿方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：利用加计零偏计算方法和陀螺零偏计算方法对单个陀螺进行G敏感标定；加计零偏计算方法见式(1)式中：Ab0——加速度计零偏，g；n——采样点数；Ai——加速度计输出，g；陀螺零偏计算方法见式(2)式中：E
j
——陀螺仪零偏，
°
/s；n——采样点数；G
i
——陀螺仪输出，
°
/s；代入式(3)可得KX
G
和BX
G
：WX＝WX
G
+KX
G
*AX+BX
G
…………………
(3)其中WX
G
为G敏感补偿后的X轴陀螺输出理论值，WX为补偿前X轴陀螺输出实测值，AX为X轴加速度输出，KX
G
为X轴G敏感参数，BX
G
为X轴陀螺零偏；同样的方法带入式(4)可得KY
G
和BY
G
：WY＝WY
G
+KY
G
*AY+BY
G
…………………
(4)；其中WY
G
为G敏感补偿后的Y轴陀螺输出理论值，WY为补偿前Y轴陀螺输出实测值，AY为Y轴加速度输出，KY
G
为Y轴G敏感参数，BY
G
为Y轴陀螺零偏；同样的方法带入式(5)可得KZ
G
和BZ
G
：WZ＝WZ
G
+KZ
G
*AZ+BZ
G
…………………
(5)；其中WZ
G
为G敏感补偿后的Z轴陀螺输出理论值，WZ为补偿前Z轴陀螺输出实测值，AZ为Z轴加速度输出，KZ
G
为Z轴G敏感参数，BZG为Z轴陀螺零偏；第二步：对标定过G敏感的单个陀螺进行全量程标校；做好测试准备，上电150s后，设置转台分别以0
°
/s、
±1°
/s、
±3°
/s、
±5°
/s、
±
10
°
/s、
±
20
°
/s、
±
50
°
/s、
±
60
°
/s、
±
100
°
/s、
±
150
°
/s速率转动，每次数据采样时间为30s，取平均值为当前状...

【专利技术属性】
技术研发人员：米秀秀，郇光周，王文丽，王梦楠，许晨光，
申请(专利权)人：西安航天三沃机电设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：