一种光纤陀螺惯性测量单元的现场标定方法

摘要

一种光纤陀螺惯性测量单元的现场标定方法，本发明涉及一种现场精确标定光纤陀螺惯性测量单元(Fiber Optic Gyro Inertial Measurement Unit，FIMU)误差系数的方法。该方法可在没有精密转台的使用现场，通过FIMU在六个位置上的12次旋转，精确标定出陀螺标度因数、陀螺常值漂移、陀螺安装误差和加速度计常值偏置共15个误差系数。本发明具有精度高且操作简单的特点，不仅提高了FIMU的使用精度，同时也大大提高了标定的效率。

主权项

1、一种光纤陀螺惯性测量单元的现场标定方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将光纤陀螺惯性测量单元放置在一个水平面上，使光纤陀螺惯性测量单元的Z轴向上，启动光纤陀螺惯性测量单元，等待光纤陀螺惯性测量单元预热完毕；(2)将光纤陀螺惯性测量单元在该水平面上逆时针旋转360°，然后保持光纤陀螺惯性测量单元静止，记录旋转及静止过程中光纤陀螺惯性测量单元输出的角速度和加速度；(3)将光纤陀螺惯性测量单元在该水平面上顺时针旋转360°，然后保持光纤陀螺惯性测量单元静止，记录旋转及静止过程中光纤陀螺惯性测量单元输出的角速度和加速度；(4)使光纤陀螺惯性测量单元的Z轴向下放置，重复试验步骤(2)和(3)；(5)分别使光纤陀螺惯性测量单元的X轴向上、向下放置，针对每个位置重复试验步骤(2)和(3)；(6)分别使光纤陀螺惯性测量单元的Y轴向上、向下放置，针对每个位置重复试验步骤(2)和(3)；(7)利用六个位置上的12组数据，根据光纤陀螺惯性测量单元的误差模型，采用光纤陀螺惯性测量单元误差系数计算公式标定出光纤陀螺惯性测量单元的陀螺标度因数、陀螺常值漂移、陀螺安装误差和加速度计常值偏置共四类15个误差系数，所述的光纤陀螺惯性测量单元的误差模型包括角速度通道误差模型和加速度通道误差模型，如下：SU＝Mω+DkN＝If+B其中，S为光纤陀螺的标度因数，U为光纤陀螺仪的输出，M为光纤陀螺的安装误差，ω为光纤陀螺的输入角速度，D为光纤陀螺的常值漂移，k为加速度计的标度因数，N为加速度计的输出，I为加速度计的安装误差，f为加速度计的输入加速度，B为加速度计的常值偏置；U＝[U_x U_y U_z]^T_1×3，ω＝[ω_x ω_y ω_z]^T_1×3，D＝[D_x D_y D_z]^T_1×3，$S={\left[\begin{array}{ccc}{S}_x& & \\ & S_y& \\ & & S_z\end{array}\right]}_{3\times 3},$$M={\left[\begin{array}{ccc}1& M_{\mathrm{xy}}& M_{\mathrm{xz}}\\ M_{\mathrm{yx}}& 1& M_{\mathrm{yz}}\\ M_{\mathrm{zx}}& M_{\mathrm{zy}}& 1\end{array}\right]}_{3\times 3},$N＝[N_x N_y N_z]^T_1×3，f＝[f_x f_y f_z]^T_1×3，B＝[B_x B_y B_z]^T_1×3，$k={\left[\begin{array}{ccc}{k}_x& & \\ & k_y& \\ & & k_z\end{array}\right]}_{3\times 3},$$I={\left[\begin{array}{ccc}1& I_{\mathrm{xy}}& I_{\mathrm{xz}}\\ I_{\mathrm{yx}}& 1& I_{\mathrm{yz}}\\ I_{\mathrm{zx}}& I_{\mathrm{zy}}& 1\end{array}\right]}_{3\times 3};$所述的光纤陀螺惯性测量单元误差系数计算公式为：$D_i=S_i{\int }_0^t({U_{\mathrm{ij}}}^{+}+{U_{\mathrm{ij}}}^{-}+{U_{i(j+1)}}^{+}+{U_{i(j+1)}}^{-})\mathrm{d\tau }/4t$$B_i=\frac{1}{2}{k}_i(N_{\mathrm{ij}}+N_{i(j+1)})$其中，n，i＝x，y，z，n≠i；j表示第j个位置，且i＝z时，j＝1；i＝x时，j＝3；i＝y时，j＝5，上标+和上标-分别表示逆时针旋转和顺时针旋转，t为数据采集时间。