本发明专利技术公开了一种便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，涉及惯性导航技术领域，解决了现有惯导系统零位偏置的外场解析估计精度差、环境适应性差的问题。该装置挂载在惯导系统上，包括：位姿检测模块，若检测到惯导系统为水平放置，输出第一位置数据采集指令；若检测到惯导系统从第一位置到第二位置为绕方位轴旋转，输出第二位置数据采集指令；数据采集控制模块，分别根据第一、第二位置数据采集指令，释放第一、第二位置相关的惯导数据的采样时间节点；数据采集模块，分别根据第一、第二位置相关的惯导数据的采样时间节点，采集第一、第二位置相关的惯导数据；数据分析模块，处理上述惯导数据，估计得到陀螺常值漂移和加速度计零偏漂移。
1、惯导系统的核心传感器包括三个陀螺和三个加速度计，统称为惯性器件，惯性器件零位偏置是影响导航精度的重要因素。惯性器件的性能具有时效性，随着使用年限的增加，惯性器件的零位偏置会发生变化，因此，需要定期进行标定和测试。在外场免拆卸条件下对零位偏置进行简易标定，可以不依赖精密的转台设备、精确的测试基准和复杂的试验操作，省去返厂标校时间，从而提高标定效率，降低维护成本，提升装备系统的机动性、快速性和出勤率。
2、现有技术中，可通过以下方式进行校准方法：将imu绕方位轴作近似180°旋转，通过陀螺输出跟踪转位变化，将跟踪姿态矩阵和第二位置对准姿态矩阵作差求解平台失准角，从而获得陀螺和加速度计零偏的解析解。该方法不依赖于转位精度和北向基准，不受初始航向角的影响，能够对陀螺和加速度计零偏同时进行标定。但是，由于该方法的核心是由跟踪姿态矩阵和第二位置对准姿态矩阵作差求解平台失准角，从原理上就要求方位转动角度必须在180°附近，否则会导致标定结果误差变大，从而导致该方法存在以下缺陷：
3、因此，一方面，该方法虽然不受初始航向角的影响，但受转位角度的影响，增加了操作难度，不能适应所有装机后的现场标校环境。另一方面，该方法需要记录每周期陀螺和加速度计数据做姿态跟踪，数据存储量和计算量大，增加了外场操作的复杂度。此外，其它基于卡尔曼滤波器的双位置零偏标校方法，存在操作复杂和依赖先验信息的缺点，且在短时间内难以估计天向陀螺零偏。
r/>技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，用以解决现有惯导系统零位偏置的外场解析估计精度差、环境适应性差的问题。
2、本专利技术公开了一种便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，所述装置挂载在惯导系统上，所述装置包括位姿检测模块、数据采集控制模块、数据采集模块和数据分析模块；其中，
3、位姿检测模块，根据第一位置检测指令，检测惯导系统是否为水平放置，若为水平放置，输出第一位置数据采集指令；还根据第二位置检测指令，检测惯导系统从第一位置到第二位置是否为绕方位轴旋转，若为绕方位轴旋转，输出第二位置数据采集指令；
4、数据采集控制模块，根据接收到的第一位置数据采集指令，向数据采集模块释放第一位置相关的惯导数据的采样时间节点；还根据接收到的第二位置数据采集指令，向数据采集模块释放第二位置相关的惯导数据的采样时间节点；
5、数据采集模块，根据第一位置相关的惯导数据的采样时间节点，采集第一位置相关的惯导数据；根据第二位置相关的惯导数据的采样时间节点，采集第二位置相关的惯导数据；
6、数据分析模块，接收并处理第一位置相关的惯导数据、第二位置相关的惯导数据，估计得到陀螺常值漂移和加速度计零偏漂移。
7、在上述方案的基础上，本专利技术还做出了如下改进：
8、进一步，所述装置还包括第一位置触发按键和第二位置触发按键；
9、当用户将惯导系统放置在第一位置时，按下第一位置触发按键，输出第一位置检测指令；所述数据采集模块根据所述第一位置检测指令采集惯导系统输出的第三俯仰角、第三滚转角和第三航向角，并发送至位姿检测模块；
10、位姿检测模块在接收到的第一位置检测指令的同时，若检测到第三俯仰角和第三滚转角均为0，则惯导系统为水平放置；
11、当用户将惯导系统放置在第二位置时，按下第二位置触发按键，输出第二位置检测指令；所述数据采集模块根据所述第二位置检测指令采集惯导系统输出的第四俯仰角、第四滚转角和第四航向角，并发送至位姿检测模块；
12、位姿检测模块在接收到第二位置检测指令的同时，若检测到第四俯仰角和第四滚转角均为0、且第三航向角和第四航向角之间存在角度偏差，则惯导系统从第一位置到第二位置为绕方位轴旋转。
13、进一步，所述装置还包括语音提示模块；
14、所述语音提示模块，根据所述位姿检测模块输出的所述第一位置数据采集指令，发出第一位置数据采集开始的语音提示；还根据所述位姿检测模块输出的所述第二位置数据采集指令，发出第二位置数据采集开始的语音提示。
15、进一步，若所述位姿检测模块检测到惯导系统在第一位置不是水平放置，则输出调整第一位置指令；所述语音提示模块根据所述调整第一位置指令，发出第一位置非水平放置的语音提示；用户根据发出的第一位置非水平放置的语音提示，调整惯导系统的摆放位置至水平位置，之后，再次按下第一位置触发按键；
16、若所述位姿检测模块检测到惯导系统从第一位置到第二位置不是绕方位轴旋转，则输出调整第二位置指令；所述语音提示模块根据所述调整第二位置指令，发出从第一位置到第二位置不是绕方位轴旋转的语音提示；用户根据发出的从第一位置到第二位置不是绕方位轴旋转的语音提示，调整惯导系统的摆放位置至绕方位轴旋转的第二位置，之后，再次按下第二位置触发按键。
17、进一步，在数据采集模块中，
18、采集的第一位置相关的惯导数据包括：将惯导系统水平放置在第一位置并静止预定时长后，采集惯导系统输出的第一俯仰角、第一滚转角和第一航向角，并采集在第一位置静止时段内三轴陀螺的角速率、加速度计的比力值；
19、采集的第二位置相关的惯导数据包括：将惯导系统绕方位轴旋转任意角度到达第二位置后，采集惯导系统输出的第二俯仰角、第二滚转角和第二航向角；将惯导系统在第二位置保持静止相同预定时长，并采集在第二位置静止时段内三轴陀螺的角速率、加速度计的比力值。
20、进一步，所述数据分析模块包括：
21、第一位置数据处理单元，用于根据采集的惯导系统输出的第一俯仰角、第一滚转角和第一航向角，计算第一位置姿态矩阵；还用于根据采集的在第一位置静止时段内三轴陀螺的角速率、加速度计的比力值，计算在第一位置静止时段内三轴陀螺的角速率均值、加速度计的比力均值；
22、第二位置数据处理单元，用于根据采集的惯导系统输出的第二俯仰角、第二滚转角和第二航向角，计算第二位置姿态矩阵；还用于根据采集的在第二位置静止时段内三轴陀螺的角速率、加速度计的比力值，计算在第二位置静止时段内三轴陀螺的角速率均值、加速度计的比力均值；
23、解析估计单元，用于根据所述第一位置数据处理单元和第二位置数据处理单元的计算结果，估计得到陀螺常值漂移和加速度计零偏漂移。
24、进一步，在所述解析估计单元中，执行：
25、根据第一位置姿态矩阵、第二位置姿态矩阵、所述角速率均值和所述比力均值计算水平方向的陀螺零偏和加速度计零偏；
26、根据水平方向的陀螺零偏、加速度计零偏分别对所述角速率均值、所述比力均值进行水平零偏补偿，得到角速率均值补偿值、比力均值补偿值，并根据所述角速率均值补偿值、比力均值补偿值计算修正后的第一位置姿态矩阵、修正后的第二位置姿态矩阵；
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【技术保护点】
1.一种便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，所述装置挂载在惯导系统上，所述装置包括位姿检测模块、数据采集控制模块、数据采集模块和数据分析模块；其中，
2.根据权利要求1所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，所述装置还包括第一位置触发按键和第二位置触发按键；
3.根据权利要求2所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，所述装置还包括语音提示模块；
4.根据权利要求3所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，
5.根据权利要求1-4中任一项所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，在数据采集模块中，
6.根据权利要求5所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，所述数据分析模块包括：
7.根据权利要求6所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，在所述解析估计单元中，执行：
8.根据权利要求7所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，在所述解析估计单元中，所述计算水平方向的陀螺零偏和加速度计零偏，执行：
9.根据权利要求8所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，在所述解析估计单元中，根据以下公式对所述角速率均值、所述比力均值进行水平零偏补偿：
10.根据权利要求9所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，在所述解析估计单元中，
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【技术特征摘要】
1.一种便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，所述装置挂载在惯导系统上，所述装置包括位姿检测模块、数据采集控制模块、数据采集模块和数据分析模块；其中，
2.根据权利要求1所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，所述装置还包括第一位置触发按键和第二位置触发按键；
3.根据权利要求2所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，所述装置还包括语音提示模块；
4.根据权利要求3所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，
5.根据权利要求1-4中任一项所述的便携式的惯导系统零位偏置外场解析估计装置，其特征在于，在数据采集模块中，
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱宝良，刘建，陈乐，郭小丽，王浩，
申请(专利权)人：北京神导科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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