使用离心机和转台对惯性测量单元进行误差标定的方法

摘要

本发明公开一种使用离心机和转台对惯性测量单元(英文缩写为IMU)进行误差标定的方法，是为了解决不同型号的IMU测量量程及动态性能差异大，常规标定方法难以提供多动态性信号激励的问题。该方法将三轴转台安装在离心机上，通过调整转台的姿态以及离心机的旋转速度和旋转半径，对IMU提供多范围、多运动形式的信号激励，以实现对不同参数特性IMU的标定。本发明建立了完整的离心机转台控制机理模型，在陀螺和加计误差模型的基础上，利用转台依次调整IMU到不同的对称位置，控制离心机在每个位置进行正反两次旋转，即可标定出IMU的误差参数。该标定方法简单易操作，数据利用率高，激励信号设置灵活，可满足大测量范围、多动态性的IMU标定需求。

主权项

一种使用离心机和转台对惯性测量单元进行误差标定的方法，其特征在于包括以下步骤：1）将离心机安装到当地水平面，然后将小型三轴位置转台水平安装到离心机上，转台中心到离心机旋转中心的距离为r；2）将IMU安装到转台上，调整转台使IMU位于第一位置；3）建立离心机转台控制机理模型；所述的离心机转台控制机理模型，输入包括离心机的旋转半径、离心机的旋转速度、离心机所在地的地球纬度、离心机所在地的地球重力加速度和转台姿态矩阵，输出为IMU三个坐标轴上三个陀螺的输出响应和三个加速度计的输出响应；4）建立惯性测量单元的整体误差模型；5）启动IMU，待IMU稳定后，启动离心机逆时针转动，并达到预先设定的离心机旋转角速度ω，进入匀速转动阶段；6）记录IMU中三个陀螺和三个加速度计的输出数据，记录数据的时间长度为2nπ/ω，即记录了离心机旋转n整圈过程中IMU的输出数据，其中n为正整数；7）结束保存输出数据后使离心机减速旋转到静止，然后改变离心机的旋转方向为顺时针方向，转台的姿态不做调整，使离心机加速旋转到与逆时针转动时相同的角速度ω，进入匀速转动阶段；8）同样记录时间长度为2nπ/ω的IMU的输出数据，记录完成后使离心机减速到静止状态，至此完成第一位置的数据采集；9）控制转台分别使IMU位于第二位置，并且第二位置与第一位置为对称位置，同理，通过转台调整IMU到任意的两个对称位置，对于每一个位置，重复上述的步骤5）至步骤8）的标定过程，实现对IMU任意位置的标定；根据每个位置上IMU的每个轴的输出数据与地球自转角速度和重力加速度在各个轴上投影分量之间的关系，在IMU整体误差模型的基础上，采用对称位置及正负旋转误差相消法，计算得出IMU所有的各项误差系数。