[发明专利]一种无转台条件下的双加速度计标定方法

说明书

本发明公开了一种无转台条件下的双加速度计标定方法，所述载体惯性导航系中至少有两个加速度计，分别称为加速度计1和加速度计2，首先将载体惯性导航系统置于静止状态，所述方法包括：构建并定义加速度计1和加速度计2零偏误差标定模型，同时获得误差标定模型中的误差测量向量；用kalman滤波方法对加速度计1和加速度计2零偏误差标定模型进行滤波，将误差观测向量作为滤波输入，从对滤波的收敛处理中获得加速度计1和加速度计2的k时刻三轴输出零偏误差标定值，本发明在得到惯性导航系统速度误差的基础上，结合kalman滤波技术实现对加速度计零偏的准确在线估计。

技术领域

本发明涉及惯性导航定位领域，具体涉及一种无转台条件下的双加速度计标定方法，是一种无转台条件下的适用于装载有两个及以上加速度计平台的加速度计标定方法。

背景技术

惯性技术是对惯性制导、惯性导航与惯性测量技术的统称，理论基础是建立在经典力学定律之上的。其中，惯性导航是这样的一门技术，对加速度计输出积分一次可以求出速度，积分两次可以求出位置变化，而用陀螺仪的测量值确定转动的方向和大小。通过对陀螺仪和加速度计的结合使用，就能确定运载体的位置。惯性导航只须获取运载体精确的初始位置，之后再不引入任何外界信息条件下，就可以实现自主导航。对于惯性导航系统而言，决定其导航精度的核心因素为惯性测量单元(IMU，Inertial Measurement Unit)(一般指陀螺仪和加速度计)的测量精度，如何有效提升IMU的测量精度一直是惯性导航领域的研究重点。

提高IMU测量精度的途径可分为两类：一方面通过改进惯性传感器结构，改进加工工艺，提高器件自身精度，优化机械结构设计，提高电子线路的性能，屏蔽外部电磁干扰，从而提高测量精度。另一方面应用误差模型分析，软件补偿技术，通过误差标定与补偿技术来尽可能提升IMU的测量精度。而从工程应用的角度上，利用算法实现误差标定是比较可行的方法，不仅可以充分的发挥器件的性能，从某种意义上讲也降低了IMU的成本。IMU的标定是通过对已知的输入运动和对其(IMU)产生的模拟或数字信号加以比较来完成。在对陀螺仪的标定中，采用的是方法是，转台给定精确的旋转速率，然后用陀螺仪的输出信号和转台给定的激励信号对比。加速度计的标定与之类似，不过给定的激励信号是当地的重力矢量。

目前比较成熟的加速度计标定方法主要为多位置标定方案(例如六位置标定方法，九位置标定方法等)，这种方案在工程上得到了广泛的应用，有着较高的标定精度，其核心思想为在加速度计处于静止的情况下，以重力矢量作为激励源，通过转台多次旋转加速度计位置以实现多位置下的加速度计数据采集，从而完成加速度计零偏的估计。但是这种方法的使用条件相对较为苛刻，首先需要一个具有一定精度的转台作为参考基准，确保多位置之间的相对转换关系已知，其次需要对同一个加速度计在不同位置的情况下进行长时间数据采样；这两个使用条件(特别是对具有一定精度的转台的需求)极大的限制了该方法在工程中的广泛应用。

发明内容

本发明提出一种无转台条件下的双加速度计标定方法，以实现对加速度计的标定。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种无转台条件下的双加速度计标定方法，是在载体惯性导航系统中对加速度计进行在线误差标定，所述载体惯性导航系中至少有两个加速度计，分别称为加速度计1和加速度计2，首先将载体惯性导航系统置于静止状态，所述方法包括：

构建并定义加速度计1和加速度计2零偏误差标定模型，同时获得误差标定模型中的误差测量向量；

用kalman滤波方法对加速度计1和加速度计2零偏误差标定模型进行滤波，将误差观测向量作为滤波输入，从对滤波的收敛处理中获得加速度计1的k时刻三轴输出零偏误差，以及加速度计2的k时刻三轴输出零偏误差；

将加速度计1和加速度计2的k时刻三轴输出零偏误差数值作为标定值，完成标定。

方案进一步是：所述构建并定义加速度计1和加速度计2零偏误差标定模型的步骤是：