惯性测量单元标定方法、装置、计算机设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种惯性测量单元标定方法、装置、计算机设备及存储介质，其中，惯性测量单元标定方法包括：获取惯性测量单元沿正六面体工装的三个正交轴向进行转动时得到的各轴向上的陀螺角速率；基于陀螺角速率和环境参数，计算各轴向上陀螺的耦合误差系数和标度因数；获取惯性测量单元在正六面体工装的预设转位上对应的各轴向上陀螺输出的位置测量值及各轴向上加速度表输出的位置测量值；基于陀螺输出的位置测量值、耦合误差系数、标度因数计算各轴向上陀螺的零位偏差；基于加速度表输出的位置测量值计算各轴向上加速度表的耦合误差系数、标度因数和零位偏差。实现了标定工装安装简单，标定方法通用性强的技术要求。标定方法通用性强的技术要求。标定方法通用性强的技术要求。

【技术实现步骤摘要】
惯性测量单元标定方法、装置、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术实施例涉及惯性测量
，尤其涉及一种惯性测量单元标定方法、装置、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)的设计研制中，三个陀螺、三个加速度表的安装均遵循了三个表敏感轴相互垂直的原则，由此形成的坐标系称之为仪表系，用Oxyz表示。弹体上安装IMU，主要是用来测量弹体在飞行中三个方向上的角运动及线运动的，这三个方向分别是弹纵向、法向和横向，通常选用坐标系前上右，用OXYZ表示。一般地，在设计中将Oxyz与OXYZ的坐标轴保持彼此平行，但是，从加工到安装难免产生误差。这个误差的“消除”，需要系统标定来解决。
[0003]现有的标定方法都是基于三轴转台进行的，三轴转台价格昂贵，安装要求复杂，标定方法通用性较差，无法适应不同的IMU，对操作人员的手动操作能力和经验要求较高。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种惯性测量单元标定方法、装置、计算机设备及存储介质，来解决现有技术中三轴转台价格昂贵，安装要求复杂，标定方法通用性较差，无法适应不同的IMU，对操作人员的手动操作能力和经验要求较高的技术问题。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种惯性测量单元标定方法，惯性测量单元包括陀螺和加速度表，惯性测量单元固定于正六面体工装中，正六面体工装置于平台上，平台的法向量与地球自转角速率天向分量方向重合，包括：获取惯性测量单元沿正六面体工装的三个正交轴向进行转动时得到的各轴向上的陀螺角速率；基于陀螺角速率和环境参数，计算各轴向上陀螺的耦合误差系数和标度因数，其中，环境参数包括地球自转角速率，当前标定环境下的地理纬度；获取惯性测量单元在正六面体工装的预设转位上对应的各轴向上陀螺输出的位置测量值及各轴向上加速度表输出的位置测量值；基于陀螺输出的位置测量值、耦合误差系数、标度因数计算各轴向上陀螺的零位偏差；基于加速度表输出的位置测量值计算各轴向上加速度表的耦合误差系数、标度因数和零位偏差。
[0006]本专利技术实施例提供的惯性测量单元标定方法，不需要使用价格昂贵的高精度三轴转台或是其它速率转台，利用设计简单、体积小、成本低、安装、操作简单等优点的正六面体作为惯性测量单元的安装基座，并借助大理石平台就能完成陀螺和加速度表的标定方法，与转速误差无关，避免了转速误差对标定结果的影响，给IMU一定的角速率激励，即可根据陀螺的输出误差模型计算出陀螺各项指标。同时该标定方法在满足标定精度的前提下，通用性强、标定成功率高，可实现对IMU快速标定，而且对操作人员的经验和能力的依赖性较低。
[0007]可选地，包括：根据各轴向上陀螺的耦合误差系数得到第一转换矩阵，第一转换矩阵用于仪表系到弹体系的转换；根据各轴向上加速度表的耦合误差系数得到第二转换矩
阵，第二转换矩阵用于仪表系到弹体系的转换。
[0008]可选地，获取惯性测量单元沿正六面体工装的三个正交轴向进行转动时得到的各轴向上的陀螺角速率，包括：当惯性测量单元沿正六面体工装三个正交轴向中的任一正交轴转动时，响应计时操作；获取在预设时长内沿正六面体工装的对应轴向进行转动时在对应轴向上的角速率累加；基于角速率累加和得到角度率均值，将角度率均值作为对应轴向上的陀螺角速率。
[0009]可选地，获取惯性测量单元沿正六面体工装的三个正交轴向进行转动时得到的各轴向上的陀螺角速率，包括：获取惯性测量单元沿正六面体工装X轴向进行转动时得到的各轴向上陀螺的角速率，其中，正六面体工装X轴与地球自转角速率天向分量方向重合；获取惯性测量单元沿正六面体工装Y轴向进行转动时得到的各轴向上陀螺的角速率，其中，正六面体工装Y轴与地球自转角速率天向分量方向重合；获取惯性测量单元沿正六面体工装Z轴向进行转动时得到的各轴向上陀螺的角速率，其中，正六面体工装Z轴与地球自转角速率天向分量方向重合。
[0010]可选地，沿正六面体工装三个正交轴向进行转动包括沿逆时针转动以及沿顺时针转动。
[0011]可选地，平台上设置有承靠基准面，承靠基准面与平台垂直，环境参数还包括承靠基准面与目标地理方位的夹角；基于陀螺输出的位置测量值、耦合误差系数、标度因数计算各轴向上陀螺的零位偏差，包括：基于陀螺输出的位置测量值、耦合误差系数、标度因数以及承靠基准面与目标地理方位的夹角计算各轴向上陀螺的零位偏差。
[0012]可选地，陀螺为微机电系统陀螺。
[0013]本专利技术第二方面提供了一种惯性测量单元标定的装置，惯性测量单元包括陀螺和加速度表，惯性测量单元固定于正六面体工装中，正六面体工装置于平台上，平台的法向量与地球自转角速率天向分量方向重合；包括：第一获取模块，用于获取惯性测量单元沿正六面体工装的三个正交轴向进行转动时得到的各轴向上的陀螺角速率；第一计算模块，用于基于陀螺角速率和环境参数，计算各轴向上陀螺的耦合误差系数和标度因数，其中，环境参数包括地球自转角速率，当前标定环境下的地理纬度；第二获取模块，用于获取惯性测量单元在正六面体工装的预设转位上对应的各轴向上陀螺输出的位置测量值及各轴向上加速度表输出的位置测量值；第二计算模块，用于基于陀螺输出的位置测量值、耦合误差系数、标度因数计算各轴向上陀螺的零位偏差；第三计算模块，用于基于加速度表输出的位置测量值计算各轴向上加速度表的耦合误差系数、标度因数和零位偏差。
[0014]本专利技术提供的惯性测量单元标定装置中各部件所执行的功能均已在上述第一方面任一方法实施例中得以应用，因此这里不再赘述。
[0015]本专利技术第三方面提供了一种计算机设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面的惯性测量单元标定方法的步骤。
[0016]本专利技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行如本专利技术第一方面提供的惯性测量单元标定方法。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术一实施例提供的惯性测量单元标定方法坐标系转换示意图；
[0019]图2为本专利技术一实施例提供的惯性测量单元标定方法流程示意图；
[0020]图3为本专利技术一实施例提供的惯性测量单元标定方法对应的示意图；
[0021]图4为本专利技术一实施例提供的惯性测量单元标定方法对应的示意图；
[0022]图5为本专利技术一实施例提供的惯性测量单元标定方法对应的示意图；
[0023]图6为本专利技术实施例提供的一种惯性测量单元标定装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯性测量单元标定方法，惯性测量单元包括陀螺和加速度表，所述惯性测量单元固定于正六面体工装中，所述正六面体工装置于平台上，所述平台的法向量与地球自转角速率天向分量方向重合；其特征在于，所述方法包括：获取惯性测量单元沿正六面体工装的三个正交轴向进行转动时得到的各轴向上的陀螺角速率；基于所述陀螺角速率和环境参数，计算所述各轴向上陀螺的耦合误差系数和标度因数，其中，所述环境参数包括地球自转角速率和当前标定环境下的地理纬度；获取惯性测量单元在正六面体工装的预设转位上对应的各轴向上陀螺输出的位置测量值及各轴向上加速度表输出的位置测量值；基于陀螺输出的位置测量值、所述耦合误差系数、所述标度因数计算各轴向上陀螺的零位偏差；基于加速度表输出的位置测量值计算各轴向上加速度表的耦合误差系数、标度因数和零位偏差。2.根据权利要求1所述的惯性测量单元标定方法，其特征在于，还包括：根据各轴向上陀螺的耦合误差系数得到第一转换矩阵，所述第一转换矩阵用于仪表系到弹体系的转换；根据各轴向上加速度表的耦合误差系数得到第二转换矩阵，所述第二转换矩阵用于仪表系到弹体系的转换。3.根据权利要求1所述的惯性测量单元标定方法，其特征在于，所述获取惯性测量单元沿正六面体工装的三个正交轴向进行转动时得到的各轴向上的陀螺角速率，包括：当惯性测量单元沿正六面体工装三个正交轴向中的任一正交轴转动时，响应计时操作；获取在预设时长内沿正六面体工装的对应轴向进行转动时在对应轴向上的角速率累加和；基于角速率累加和得到角度率均值，将所述角度率均值作为对应轴向上的陀螺角速率。4.根据权利要求1所述的惯性测量单元标定方法，其特征在于，所述获取惯性测量单元沿正六面体工装的三个正交轴向进行转动时得到的各轴向上的陀螺角速率，包括：获取惯性测量单元沿正六面体工装X轴向进行转动时得到的各轴向上陀螺的角速率，其中，正六面体工装X轴与地球自转角速率天向分量方向重合；获取惯性测量单元沿正六面体工装Y轴向进行转动时得到的各轴向上陀螺的角速率，其中，正六面体工装Y轴与地球自转角速率天向分量方向重合；获取惯性测量单元沿正六面体工装Z轴向进行转动时得到的各轴向上陀螺的角速率，其中，正六面体工装Z轴与地球自转角速率天向分量方向重...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹艳虎，程梓硕，彭小波，
申请(专利权)人：北京星际荣耀空间科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：