一种无依托状态下加速度计的标定方法

摘要

本发明公开了一种无依托状态下加速度计的标定方法，应用对象为具有静基座姿态初始对准能力的惯性导航系统。首先简化误差模型，多次改变载体位置，针对每一个位置利用静基座粗对准、精对准获得姿态信息，并依据姿态信息计算重力加速度g在载体坐标系下投影的三轴分量，并记录每个位置下加速度计测量值。本发明给出了一种10位置标定方案，依据上述投影分量计算值和测量值，利用非线性最小二乘法辨识零位偏差，获得零位偏差后可将误差模型蜕化为线性模型，再使用线性最小二乘法辨识安装误差和刻度因数耦合矩阵，从而实现加速度计关键参数标定。本发明可实现加速度计无依托标定，过程简单、速度快，可有效估计具有时变性的加速度计关键参数。

主权项

1.一种无依托状态下加速度计的标定方法，其特征在于：在进行标定过程前首先需要考虑对加速度计性能影响最严重的误差参数，简化三轴加速度计的误差模型为：$\left(\begin{array}{c}{g}_{\mathrm{xa}}\\ g_{\mathrm{ya}}\\ g_{\mathrm{za}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{K}_{11}{k}_x& K_{12}{k}_y& K_{13}{k}_z\\ K_{21}{k}_x& K_{22}{k}_y& K_{23}{k}_z\\ K_{31}{k}_x& K_{32}{k}_y& K_{33}{k}_z\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}(g_{\mathrm{xm}}-g_{x0})\\ (g_{\mathrm{ym}}-g_{y0})\\ (g_{\mathrm{zm}}-g_{z0})\end{array}\right)---\left(1\right)$其中，k_x、k_y、k_z为加速度计x、y、z轴刻度因数；K₁₁、K₁₂、K₁₃、K₂₁、K₂₂、K₂₃、K₃₁、K₃₂及K₃₃为安装误差矩阵元素；g_x0、g_y0、g_z0为加速度计x、y、z轴零位偏差；g_xm、g_ym、g_zm为加速度计x、y、z轴测量值；g_xa、g_ya、g_za为重力加速度g在载体坐标系下投影分量的计算值；为安装误差和刻度因数的耦合矩阵；进而通过以下5个步骤来完成标定：步骤1：静基座粗对准，获得载体横滚角γ、俯仰角θ；步骤2：利用Kalman滤波进行静基座精对准，提高横滚角γ、俯仰角θ的对准精度，并得到重力加速度g在载体坐标系下的投影的三轴分量的计算值(g_xa，g_ya，g_za)；步骤3：将载体放置在10个不同的位置上进行步骤1与步骤2，判断在10个位置上放置是否完成，若未完成转步骤1执行，若完成则获得10组加速度计x、y、z轴测量值(g_xm，g_ym，g_zm)以及10组重力加速度g在载体坐标系下的投影的三轴分量的计算值(g_xa，g_ya，g_za)，继续步骤4；步骤4：通过非线性最小二乘法得到加速度计的三轴零位偏差g_x0，g_y0，g_z0；步骤5：通过线性最小二乘法得到安装误差和刻度因数的耦合矩阵$\left(\begin{array}{ccc}{K}_{11}{k}_x& K_{12}{k}_y& K_{13}{k}_z\\ K_{21}{k}_x& K_{22}{k}_y& K_{23}{k}_z\\ K_{31}{k}_x& K_{32}{k}_y& K_{33}{k}_z\end{array}\right);$将步骤4中得到的零位偏差g_x0、g_y0、g_z0，以及安装误差和刻度因数的耦合矩阵的值代入式(1)中，构建式(1)误差模型，实现无依托状态下加速度计的标定。