主权项 |
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: <mrow> <mfenced open='(' close=')'> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>g</mi> <mi>xa</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>g</mi> <mi>ya</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>g</mi> <mi>za</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mfenced open='(' close=')'> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>11</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>12</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>13</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>21</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>22</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>23</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>31</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>32</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>33</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mfenced open='(' close=')'> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>g</mi> <mi>xm</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>g</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>g</mi> <mi>ym</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>g</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>g</mi> <mi>zm</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>g</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>其中,kx、ky、kz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;gx0、gy0、gz0为加速度计x、y、z轴零位偏差;gxm、gym、gzm为加速度计x、y、z轴测量值;gxa、gya、gza为重力加速度g在载体坐标系下投影分量的计算值; <mfenced open='(' close=')'> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>11</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>12</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>13</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>21</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>22</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>23</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>31</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>32</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>33</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>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(gxa,gya,gza);步骤3:将载体放置在10个俯仰角、横滚角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(gxm,gym,gzm)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(gxa,gya,gza),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gx0,gy0,gz0;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 <mrow> <mfenced open='(' close=')'> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>11</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>12</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>13</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>21</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>22</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>23</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>31</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>32</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> <mtd> <msub> <mi>K</mi> <mn>33</mn> </msub> <msub> <mi>k</mi> <mi>z</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>;</mo> </mrow>将步骤4中得到的零位偏差gx0、gy0、gz0,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。 |