【技术实现步骤摘要】
一种基于误差对消的安装矩阵快速标定方法
[0001]本专利技术属于惯性测量单元产品(以下简称IMU)的标定测试
，尤其涉及一种基于误差对消的安装矩阵快速标定方法。
技术介绍
[0002]惯性测量单元(以下简称IMU)的陀螺和加速度计在进行整机安装过程中，其输入轴相对理想位置存在一定的偏差，产品的安装矩阵也由于该偏差形成未正交矩阵。上述情况将影响进入舱着陆过程中的IMU导航精度，安装偏差越大，非正交性越高，对IMU导航精度影响越明显。随着我国深空探测技术的深入发展，对高精度、高效率的IMU安装矩阵标定测试需求与日俱增。
[0003]在传统的IMU安装矩阵测试方法中，陀螺基于单轴转台进行速率标定测试，加计基于大理石平台进行位置标定测试，单轴转台和大理石平台基准信息并不相同，造成陀螺和加计安装矩阵相对姿态存在一定的不确定度，影响IMU惯导精度。同时，在两套基准设备上分别进行测试，位姿状态重复率较高，测试效率较低，不便于高效率、批量化开展IMU安装矩阵的标定测试。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于误差对消的安装矩阵快速标定方法，有效提升IMU导航的姿态精度、速度精度、位置精度，亦可通过自动化测试序列的编制，有效提升IMU产品的标定测试效率。
[0005]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种基于误差对消的安装矩阵快速标定方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：IMU产品安装在正六面体工装后，放置在测试转台上；步骤二：定义3个陀螺安
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于误差对消的安装矩阵快速标定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：IMU产品安装在正六面体工装后，放置在测试转台上；步骤二：定义3个陀螺安装矩阵测试过程中测试转台TM系到六面体工装C系的6个姿态；步骤三：记录6个姿态下3个陀螺的脉冲输出，根据6个姿态下3个陀螺的脉冲输出得到IMU的陀螺安装矩阵[G]
CG
；步骤四：定义3个加速度计安装矩阵测试过程中测试转台TM系到六面体工装C系的24个姿态；步骤五：记录二十四个加计姿态下三个加速度计的脉冲输出，根据二十四个加计姿态下三个加速度计的脉冲输出得到IMU的加计安装矩阵[A]
CA
；步骤六：将IMU的陀螺安装矩阵[G]
CG
进行陀螺输入轴坐标系到机械坐标系的转换得到机械坐标系下的IMU的陀螺安装矩阵[G]
mG
；将IMU的加计安装矩阵[A]
CA
进行加计输入轴坐标系到机械坐标系的转换得到机械坐标系下的IMU的加计安装矩阵[A]
mA
；步骤七：将机械坐标系下的IMU的陀螺安装矩阵[G]
mG
通过机械坐标系到基准镜坐标系的转换矩阵得到基准镜坐标系的IMU的陀螺安装矩阵将机械坐标系下的IMU的加计安装矩阵[A]
mA
通过机械坐标系到基准镜坐标系的转换矩阵得到基准镜坐标系的IMU的加计安装矩阵2.根据权利要求1所述的基于误差对消的安装矩阵快速标定方法，其特征在于：在步骤二中，3个陀螺安装矩阵测试过程中测试转台TM系到六面体工装C系的6个姿态为：第一陀螺姿态：第一陀螺的输入轴垂直于转台台面向下，转台TM系到六面体工装C系的陀螺转换阵为第二陀螺姿态：第一陀螺的输入轴垂直于转台台面向上，转台TM系到六面体工装C系的陀螺转换阵为第三陀螺姿态：第二陀螺的输入轴垂直于转台台面向下，转台TM系到六面体工装C系的陀螺转换阵为第四陀螺姿态：第二陀螺的输入轴垂直于转台台面向上，转台TM系到六面体工装C系的陀螺转换阵为第五陀螺姿态：第三陀螺的输入轴垂直于转台台面向下，转台TM系到六面体工装C系的
陀螺转换阵为第六陀螺姿态：第三陀螺的输入轴垂直于转台台面向上，转台TM系到六面体工装C系的陀螺转换阵为3.根据权利要求2所述的基于误差对消的安装矩阵快速标定方法，其特征在于：在步骤三中，根据6个姿态下3个陀螺的脉冲输出得到IMU的陀螺安装矩阵[G]
CG
包括如下步骤：步骤(31)：记录第一陀螺姿态时测试转台正转时第一陀螺的第一正转脉冲输出、第二陀螺的第一正转脉冲输出、第三陀螺的第一正转脉冲输出和测试转台反转时第一陀螺的第一反转脉冲输出、第二陀螺的第一反转脉冲输出、第三陀螺的第一反转脉冲输出，得到第一陀螺姿态时第一陀螺标度因数非线性误差ε
g11
、第一陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g211
和第一陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g311
；步骤(32)：记录第二陀螺姿态时测试转台正转时第一陀螺的第二正转脉冲输出、第二陀螺的第二正转脉冲输出、第三陀螺的第二正转脉冲输出和测试转台反转时第一陀螺的第二反转脉冲输出、第二陀螺的第二反转脉冲输出、第三陀螺的第二反转脉冲输出，得到第二陀螺姿态时第一陀螺标度因数非线性误差ε
g12
、第二陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g212
、第二陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g312
；步骤(33)：根据第一陀螺姿态时第一陀螺标度因数非线性误差ε
g11
、第一陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g211
、第一陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g311
、第二陀螺姿态时第一陀螺标度因数非线性误差ε
g12
、第二陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g212
和第二陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g312
得到第一陀螺姿态和第二陀螺姿态时第一陀螺标度因数非线性误差平均值ε
g1
、第一陀螺姿态和第二陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影平均值θ
g21
、第一陀螺姿态和第二陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影平均值θ
g31
；步骤(34)：记录第三陀螺姿态时测试转台正转时第一陀螺的第三正转脉冲输出、第二陀螺的第三正转脉冲输出、第三陀螺的第三正转脉冲输出和测试转台反转时第一陀螺的第三反转脉冲输出、第二陀螺的第三反转脉冲输出、第三陀螺的第三反转脉冲输出，得到第三陀螺姿态时第二陀螺标度因数非线性误差ε
g23
、第三陀螺姿态时第一陀螺安装偏差在第二陀螺方向的投影θ
g123
和第三陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第二陀螺方向的投影θ
g323
；步骤(35)：记录第四陀螺姿态时测试转台正转时第一陀螺的第四正转脉冲输出、第二陀螺的第四正转脉冲输出、第三陀螺的第四正转脉冲输出和测试转台反转时第一陀螺的第四反转脉冲输出、第二陀螺的第四反转脉冲输出、第三陀螺的第四反转脉冲输出，得到第四陀螺姿态时第二陀螺标度因数非线性误差ε
g14
、第四陀螺姿态时第一陀螺安装偏差在第二陀螺方向的投影θ
g124
、第四陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第二陀螺方向的投影θ
g324
；步骤(36)：根据第三陀螺姿态时第一陀螺标度因数非线性误差ε
g23
、第三陀螺姿态时第
一陀螺安装偏差在第二陀螺方向的投影θ
g123
和第三陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g313
、第四陀螺姿态时第一陀螺标度因数非线性误差ε
g14
、第四陀螺姿态时第一陀螺安装偏差在第二陀螺方向的投影θ
g124
、第四陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第一陀螺方向的投影θ
g314
得到第三陀螺姿态和第四陀螺姿态时第二陀螺标度因数非线性误差平均值ε
g2
、第三陀螺姿态和第四陀螺姿态时第一陀螺安装偏差在第二陀螺方向的投影平均值θ
g12
、第三陀螺姿态和第四陀螺姿态时第三陀螺安装偏差在第二陀螺方向的投影平均值θ
g32
；步骤(37)：记录第五陀螺姿态时测试转台正转时第一陀螺的第五正转脉冲输出、第二陀螺的第五正转脉冲输出、第三陀螺的第五正转脉冲输出和测试转台反转时第一陀螺的第五反转脉冲输出、第二陀螺的第五反转脉冲输出、第三陀螺的第五反转脉冲输出，得到第五陀螺姿态时第三陀螺标度因数非线性误差ε
g35
、第五陀螺姿态时第一陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影θ
g135
和第五陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影θ
g235
；步骤(38)：记录第六陀螺姿态时测试转台正转时第一陀螺的第六正转脉冲输出、第二陀螺的第六正转脉冲输出、第三陀螺的第六正转脉冲输出和测试转台反转时第一陀螺的第六反转脉冲输出、第二陀螺的第六反转脉冲输出、第三陀螺的第六反转脉冲输出，得到第六陀螺姿态时第三陀螺标度因数非线性误差ε
g36
、第六陀螺姿态时第一陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影θ
g136
和第六陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影θ
g236
；步骤(39)：根据第五陀螺姿态时第三陀螺标度因数非线性误差ε
g35
、第五陀螺姿态时第一陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影θ
g135
和第五陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影θ
g235
、第六陀螺姿态时第三陀螺标度因数非线性误差ε
g36
、第六陀螺姿态时第一陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影θ
g136
和第六陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影θ
g236
得到第五陀螺姿态和第六陀螺姿态时第三陀螺标度因数非线性误差平均值ε
g2
、第五陀螺姿态和第六陀螺姿态时第一陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影平均值θ
g13
、第五陀螺姿态和第六陀螺姿态时第二陀螺安装偏差在第三陀螺方向的投影平均值θ
g23
；步骤(310)：根据第一陀螺姿态和第二陀螺姿态时第一陀螺标度因数非线性误差平均值ε
g1
、第一陀螺姿态和第二陀螺姿态时第...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯士伟，林松，刘燕锋，周益，徐李佳，郅银周，王月，韩璐，邱金娟，张沛勇，张心悦，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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