[发明专利]一种基于Labview的捷联惯组标定系统的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Labview的捷联惯组标定系统的实现方法，这种方法应用于惯性导航中，可以有效地提高导航精度，属于惯性导航技术领域。

背景技术

标定技术是用于确定惯性测量组件主要性能参数的测试技术，本质上是一种误差补偿技术。捷联惯导系统的惯性测量组件包括陀螺仪和加速度计，它们是系统硬件中最关键的部件，加速度计敏感载体的加速度，陀螺仪敏感载体的姿态角速率，其性能直接关系到系统的一系列性能指标。惯组的误差是影响惯性系统精度的主要因素。所谓标定是建立惯性仪表与惯性系统的模型方程，利用专门的测试设备及软件算法，标定出仪表和系统的误差项，并给予补偿，提高仪表和系统的实际使用精度。

标定的前提是建立输入输出关系的数学模型，为了分离和计算有关的惯性仪表的参数，就需要做精密的测试和测量。通过分离和计算有关的惯性仪表的参数，利用专门的测试设备，标定出仪表和系统的误差项，代入陀螺仪和加速度计的模型中，并在导航解算过程中加以补偿，可以有效提高导航精度。

标定方法需要利用转台执行预先设定好的标定路径，经过位置测量试验、速率测量试验和零位修正测量试验，标定出光学陀螺的漂移、刻度因数、安装误差；石英挠性加速度计的刻度因数、零位偏值、安装误差。

传统的捷联惯组的误差标定实验是非常细致且繁重的工作。主要存在以下一些问题：

1)转台需要实验人员亲自操作；

2)实验人员需不断地保存和记录惯性器件的输出数据；

3)做一次标定实验至少需要2人协同操作；

4)每次标定实验会耗费大量的时间。

通常情况下，标定实验很多都是重复性的，所以需要开发一个自动测试和计算的标定程序，减少时间和人力的投入，提高标定的自动化程度。目前公开的自动标定软件大多是基于VC++开发环境下用VC编写的自动标定测试程序，虽然减少了实验人员在实验过程中繁琐的操作并减少了标定测试实验的时间，但仍存在一些不足之处：

1)基于VC等语言开发自动标定软件周期长；

2)程序代码繁琐，增加了程序编写的难度；

3)自动标定软件使用者在对各种惯组标定过程中对标定软件进行必要改动时的难度大；

发明内容

本发明给出了一种基于Labview的捷联惯组标定系统的实现方法，通过本方法能够准确、快速简捷地标定出捷联惯组的误差项。发明的捷联惯组标定系统的实现方法由以下步骤来完成：

步骤一：设置参数：提供一个参数设置或选择的界面，针对不同的惯组、转台及工控机，设置标定实验所需的参数；该参数包括经度、纬度、高度、数据串口号、控制串口号、数据串口波特率及控制串口波特率等。

步骤二：控制转台：整个标定过程需要采集惯组在多个位置及多个转速等不同条件下的数据，而转台控制模块通过对转台的精确控制实现惯组的不同位置及不同转速。此部分利用GPIB通信驱动模块或直接利用串口与转台通信（依据不同转台而定），对转台进行精确控制；

步骤三：采集数据：采集陀螺与加表的数据，完成对原始数据的解包并将解包后的陀螺与加表的数据实时显示在前面板上。此部分主要利用labview软件自身VISA驱动程序实现采集软件与串口的通信；

步骤四：存储数据：主要完成采集数据的自动存储，将数据以文档形式存储，为后面标定解算做准备，同时以便离线解算、数据分析；

步骤五：标定解算：将采集得到的数据做平滑等处理，以数组形式代入调试好的标定程序中，进行标定解算得到标定结果，其中标定程序在Labview中以公式节点的形式存在；

步骤六：标定结果验证：控制转台按既定路径运动，采集惯组数据，通过对惯组导航运算完成对标定结果的验证；此部分采用dll程序调用；

步骤七：标定界面显示及功能：作为人机交互的界面，主要包括实时的实验数据显示、实验状态监视、实验的实时操控、标定结果的显示及标定验证结果的显示。

本发明的优点在于：

1)提高了惯组标定的自动化程度，节省了标定实验所需的人力和时间；

2)保证了数据采集、转台控制的可靠性和定时的准确性；

3)图形化的编程语言使自动标定软件的开发相对简单，开发周期短，当软件的使用者需要对软件做必要修改时也比较容易，同时由于采用了数据流模型，它实现了自动的多线程，从而能充分利用处理器尤其是多处理器的处理能力；