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IMU标定方法和标定流程
受各种因素影响,微机械IMU放五一定时间后,其误差参数和惯性元件参数会发生变化,不能满足导航、制导的精度要求,因此必须定期对其相应参数重新进行标定.
捷联惯测组合(SIMU)技术成熟、精度适中、可靠性高、成本低,被广泛应用于航空、航天、航海等领域,对其标定方法的研究是惯性技术领域的重要内容。通常通过对捷联惯测组合的标定,分离出其误差系数,并用捷联惯测组合的测量模型对其输出进行补偿,提高惯性导航的精度。因此,误差系数的标定精度严重影响着惯性导航的精度。近年来研究出了许多种捷联惯测组合的标定方法,但其中大多数都需要进行位置标定和速率标定. 有的文献提出了一种高精度的“24位置+速率”标定方法,还有一种利用外部信息标定陀螺参数的方法,一级一种基于多元回归的捷联惯测组合标定方法。传统的“位置+速率”标定方法需要精确的北向基准和很高的定位精度或调平精度。这些要求要靠高精度的寻北仪器和水平测量仪器才能实现。传统标定方法所需要的标定时间长,而捷联惯测组合误差系数的特性与通电时间相关,因此通电时间过长所标定出的结果与导弹实际飞行时的误差系数的残差较大,必然带来较大的导航误差。,研究在无北向基准及精确调平的条件下,快速标定出捷联惯测组合全部误差系数的方法。
1. 基于单轴速率转台的标定原理
基于单轴速率转台的捷联惯测组合标定方法的基本原理为:将捷联惯测组合放置在单轴速率转台上,在任意位置惯测组合的3个轴分别向上、向下及转动180度后,各进行一次静态数据采集。之后转台匀速旋转一圈。重力加速度g、地球自转角速度w及转台匀速旋转一圈的时间为已知量,结合捷联惯测组合的测量模型,经过适当的数学变换,分离出捷联惯测组合的误差系数。
2 .误差系数的分离算法
捷联惯测组合的测量模型及姿态转换
加速度通道的测量模型:
其中Nax、Nay和Naz分别为3个加速度计单位时间内输出的脉冲数;Ax、Ay,Az分别为3个方向的视加速度;K0x、K0y和K0z分别为3个加速
度计偏值;K1x、K1y和K1z分别为3个加速度计输出的脉冲当量;Kyx、Kzx、Kxy、Kzy、Kxz和Kyz为加速度计的安装误差系数。
角速度通道的测量模型:
其中:Nx、Ny和Nz分别为陀螺3个通道单位时间内输出的脉冲数;Xx、Xy和Xz分别为捷联惯测组合3个方向的转动角速度;D0x、D0y和D0z分别为陀螺3个通道的常值漂移项;D1x、D1y、D1z、D2x、D2y、D2z、D3x、D3y和D3z为陀螺与g有关的项;E1x、E1y和E1z分别为陀螺3个通道输出的脉冲当量;Eyx、Ezx、Exy、Ezy、Exz和Eyz为陀螺的安装误差系数。对捷联惯测组合标定就是从上述加速度通道和角速度通道的测量模型中分离出3个加速度计的偏值、输出的脉冲当量和安装误差系数,
陀螺3个通道的常值漂移项、3个方向视加速度的影响系数、3个通道输出的脉冲当量和安装误差系数,共33个参数。将捷联惯测组合放置在单轴速率转台台面中央,转台以角速度X匀速旋转。转台的调平角分别为俯仰角H和滚转角C,捷联惯测组合的北向方位角为<。由于常用的单轴速