[发明专利]微型组合导航系统中的传感器野外标定方法

说明书

技术领域

本发明属于惯性/地磁组合导航系统的标定方法，主要是涉及一种由MEMS类型的加速度计、陀螺仪、地磁传感器构成的微型组合导航系统的野外标定方法。

背景技术

组合导航系统中的惯性测量单元(IMU)是由敏感轴两两正交的3个加速度计和3个陀螺仪构成，可以测量6个自由度的载体运动，即测量载体沿三个正交轴向的加速度和角速度，为了修正其航向、姿态误差，配合以敏感轴两两正交的三轴地磁传感器。

理想情况下，惯性测量单元各个敏感轴两两正交，构成空间直角坐标系，任意一轴的输出(y)与该轴输入(x)应成正比关系y＝kx，k为标度因数；但实际使用时加速度计、地磁传感器及陀螺仪的输出存在零位误差，即零偏；另外在安装传感器时，3个敏感轴都不能做到完全两两正交，因此存在安装误差；这些因素影响到传感器的测量精度，使传感器的各敏感轴输出与该轴输入不成正比关系，即y≠kx。

因此要建立包含零偏、安装误差和标度因数等参数的传感器测量模型，通过标定算法来求解各项参数，以得到与实际输入输出情况相符合的数学关系，再实施补偿，提高传感器的测量精度，从而保证导航系统的精度。

由于组合导航系统中的加速度计、陀螺仪、地磁传感器等敏感元件的标度因数、零偏等会随环境变化而变化，尤其受温度的影响较大，因此在室内标定所得到的标度因数、零偏等参数在野外环境下已经不再可靠；为保正组合导航系统的精度，应对各传感器的标度因数、零偏进行修正，但由于野外等环境下没有转台等标定设备，因此无法对各传感器的标度因数、零偏进行修正，降低了各传感器的测量精度。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提供一种在无转台等标定设备的情况下对加速度计、地磁传感器及陀螺仪等惯性传感器进行标定的野外标定方法，达到提高传感器测量精度的目的。

本发明的目的是这样实现的，野外标定方法步骤是：

首先给出微型组合导航系统中的加速度计、地磁传感器和陀螺仪的测量模型，分析野外环境下传感器的主要误差因素；然后采用一种六位置标定编排方法，通过求解方程组，以得到加速度计、地磁传感器和陀螺仪的标度因数、零偏修正系数；具体操作如下：

(1)加速度计的野外标定方法

在室内标定时，一般加速度计的测量模型为

ax=(bx+nax+Exynay+Exznaz)/kxay=(by+Eyxnax+nay+Eyznaz)/kyaz=(bz+Ezxnax+Ezynay+naz)/kz---(1)]]>