[发明专利]一种捷联惯性导航系统标定的方法

说明书

技术领域

本发明属于捷联惯性导航技术领域，涉及一种捷联惯性导航系统关键器件的标定方法。 

背景技术

惯性测量组合(Inertial Measurement Unit,IMU)是构成惯性导航系统的核心硬件基础，它以陀螺和加速度计为基本的测量元件。惯性器件安装在IMU基座上，由于加工工艺以及惯性器件输入轴的偏差，使得陀螺加速度计构成的坐标系是一个非正交坐标系。捷联惯性导航系统需要陀螺和加速度计在统一的直角坐标系下的角速度和比力量作为输入，因此，IMU需要通过标定，使陀螺和加速度计统一在一个直角坐标系下。 

惯性器件标定一般都需要北向和调平，以消除地速及重力加速度的影响。在利用三轴转台标定时，很难严格使得IMU靠面与北向平行或正交，标定过程IMU安装复杂。传统的六位置及十二位置标定方法，因标定方法的原因，对安装误差角的标定结果不够理想。 

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种捷联惯性导航系统标定的方法，它方法简单，并且降低了对北向的要求，对加速度计的标定采用九位置标定简化了标定过程。 

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：包括下列步骤：1）、需要一台三轴转台，转台需要具备速率以及位置工作模式，为IMU标定做好准备工作；2）、将IMU固定在三轴转台的基面上，需要将IMU的艏向与三轴转台的俯仰轴平行，以便于使IMU的三个轴向能分别指向天向；3）、上电启动IMU，待光纤陀螺及石英加速度计达到热平衡后，输出处于稳定状态；4）、三轴转台调平，IMU的Z轴指向天向，方为轴以5°/s的角速度转动，等待转台转动角速率稳定后开始录取陀螺和加速度计输出的数据，再以反向相同的速率转动，重复本次操作；5）、依次使IMU的X、Y轴指向天向，重复第四步，完成陀螺标定；6）、调平三轴转台，然后使Z轴指向天向，三轴转台俯仰角分别取±30°、±45°、0°位置，使Y轴与水平面的夹角分别为±30°、±45°、0°时分别录取数据，调平转台，转动滚动轴，使X轴与水平面夹角分别为±30°、±45°、0°时分别录取数据。即可完成光纤捷联惯性导航系统标定的设计。 

本发明标定方法简单，并且降低了对北向的要求，对加速度计的标定采用 九位置标定简化了标定过程。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1为本发明IMU安装轴示意图。 

具体实施方式

本发明利用的IMU由三只光纤陀螺和三只加速度计组成，光纤陀螺输出为角增量，加速度计通过IF电路转换输出为速度增量。定义IMU的三个轴分别为XYZ，Y轴为IMU艏向，XYZ构成右手直角坐标系。 

本发明以光纤陀螺与石英加速度计构成的IMU为研究对象，结合光纤陀螺的误差模型、以及加速度计的误差模型，设计出了一种标定方法。 

IMU安装轴如图1所示。 

光纤陀螺和石英加速度计构成的IMU的标定误差模型如下： 

光纤陀螺误差模型