[发明专利]一种基于卧式三轴转台的IMU正六面体标定方法

权利要求书

1.一种基于卧式三轴转台的IMU正六面体标定方法，其特征在于，所述基于卧式三轴转台的IMU正六面体标定方法具体步骤为：

步骤一：IMU的初始对准：先完成IMU的安装工作，再进行卧式三轴转台的初始对准和惯导系统水平对准；

步骤二：惯导系统的位置编排：采用卧式三轴转台双轴位置、单轴速率翻滚法，实现IMU的正六面体方案标定；

步骤三：惯导系统的静态测量：在位置编排方案的每次转动完成后，将惯导系统静止30s进行测量，记录每次转动后IMU输出的速度误差，总计16次转动的输出序列；

步骤四：IMU误差参数的辨识：

将记录的t时刻的导航输出速度误差序列关于t进行二次函数拟合有：

其中Y₁、K为常矢量，Y₂与IMU的各项误差参数有关，经过一系列推导，Y₂具体可表示为：

式(2)中，H表示与待标定误差参数有关的系数向量，不同的位置编排，H有不同的姿态矩阵的代数组合形式；

基于卧式三轴转台，对IMU实施正六面体标定方案：正六面体标定方案总计16次转动，每次转动下对应不同的观测量与各误差参数之间的关系，根据每次转动后静止30s，再记录的导航输出的16组速度误差序列，对每组速度误差序列值拟合出公式(1)中的Y₂值，根据公式(2)，将其写成矩阵形式，再利用最小二乘法，即可辨识出加速度计和陀螺仪的标度因子误差、零偏误差和安装误差角共21项误差参数，

所述步骤二中惯导系统的位置编排具体方法为：

在惯导系统的对准工作完成后，IMU进入导航状态；采用卧式三轴转台双轴位置、单轴速率翻滚法，实现IMU的正六面体方案标定：以空间正六面体的8个顶点方向作为8个角位置信息，首先转动三轴转台的中、内环轴，将其定位于第i个角位置同时外环轴转动产生的角速度矢量在IMU载体坐标系中指向正六面体的第i个顶点；然后，在正六面体的每个顶点方向上，三轴转台外环轴分别进行0°→180°和180°→360°的2次转动，总计有16次转动。

2.根据权利要求1所述的一种基于卧式三轴转台的IMU正六面体标定方法，其特征在于，所述步骤一IMU的初始对准具体方法为：

1)IMU的安装工作：将IMU安装在卧式三轴转台上，使得IMU质心与卧式三轴转台中心，即外环轴轴线、中环轴轴线、内环轴轴线的交汇中心重合，加速度计和陀螺仪各自的3个敏感轴分别与卧式三轴转台初始位置时3个轴的轴线方向一致；

2)卧式三轴转台的初始对准：用电子水平仪、经纬仪和实验室地理北向方位基准，对卧式三轴转台进行初始对准，使卧式三轴转台处于初始零位时，外环轴轴线水平指东、内环轴轴线水平指北、中环轴轴线铅垂、内环轴上的工作基面处于铅垂面内；

3)惯导系统水平对准：完成卧式三轴转台的初始对准工作后，利用IMU中加速度计的输出进行惯导系统的水平对准，即调整三轴转台外环轴位置，使Y加速度计的输出比力为0，调整内环轴位置，使X加速度计的输出比力为0。