[发明专利]面向集群飞行器搭载MEMS陀螺仪载荷的在线标定方法

说明书

本发明公开了面向集群飞行器搭载MEMS陀螺仪载荷的在线标定方法，属于电子仪器测量标定领域。具体步骤为：通过标定路径设计原则设计标定路径，实时采集僚机MEMS惯性组件输出并解算僚机位置、速度、姿态信息；长机测量长、僚机相对距离并将自身位置以及相对距离发送给僚机；僚机以长、僚机相对距离为观测量，通过扩展卡尔曼滤波对MEMS陀螺仪误差参数进行标定，滤波结果补偿回惯导解算中，并输出MEMS陀螺仪误差参数；通过滤波反复迭代，得到MEMS陀螺仪12维误差参数。本发明不需要飞行器集群外部信息为基准，实现MEMS陀螺仪12维误差参数在线标定，标定路径简单，标定过程快速。

技术领域

本发明属于电子仪器测量标定领域，具体涉及一种面向集群飞行器搭载MEMS陀螺仪载荷的在线标定方法。

背景技术

集群飞行器与单飞行器相比可以优化任务的分配，提升任务的完成度，提高飞行器系统效率和安全性，因此集群飞行器已经越来越多的应用于各种任务的执行中。

集群飞行器通常搭载多种导航系统，惯性导航系统(inertial navigationsystem，INS，以下简称惯导)因其不易受到外界干扰、实时性好的优点，是飞行器中最主要的导航系统。惯导系统的主要传感器为陀螺仪和加速度计，陀螺仪采集载体角速度信息，加速度计采集载体加速度信息，通过积分运算得到载体的速度、位置、姿态信息。

集群飞行器协同导航可以有效的降低飞行器成本，广泛应用于集群飞行器中。集群飞行器是指通过不同飞行器之间的信息共享，使飞行器的导航能力得到提升。目前最常用的协同导航为长、僚式协同导航，长机配备高精度惯导系统，僚机配备低精度惯导系统，利用长机的信息优势，提升僚机的导航精度。

微机电系统(Micro-electromechanical System,MEMS)陀螺仪成本低，发展迅速，将会越来越多的作为僚机惯导系统的核心元件。然而MEMS陀螺仪存在着精度差、随机噪声大等问题，严重制约了僚机导航的精度。

标定技术是一种MEMS陀螺仪误差补偿的关键技术，它利用外部信息对误差进行激励，通过滤波算法辨识MEMS陀螺仪误差参数。集群飞行器协同标定是指在飞行器集群飞行时，利用长机的信息优势，在线标定僚机惯性器件的误差参数。

公告号为CN108592945A的中国发明专利在2018年9月28日公开的《一种惯性/天文组合系统误差的在线标定方法》，以星点图像坐标估计误差为观测量，对星敏感器误差参数以及陀螺仪3维零偏误差进行标定。《中国惯性技术学报》2017年2月第25卷第1期《混合式光纤陀螺惯导系统在线自主标定》以位置误差和速度误差为观测量，借助三轴旋转装置，通过围绕陀螺仪三轴反复转停，标定出了陀螺仪12维误差参数。《火炮发射与控制学报》2018年12月第39卷第4期《弹载捷联惯导简易在线标定方案研究》针对弹载捷联惯导系统，提出一种在线标定方案，以速度误差和姿态误差为观测量，标定出了陀螺仪9维误差参数，标定路径时长270s且较为复杂。《Sensors》2014年第14卷第9期《Fast Field Calibration ofMIMU Based on the Powell Algorithm》利用单轴转台为MEMS陀螺的标定提供角速率，对MEMS惯性组件误差参数进行标定。《International Journal of Advanced RoboticSystems》2014年第11卷第14期《An Optimal Calibration Method for a MEMS InertialMeasurement Unit》设计了一种多位置标定法，使用旋转装置提供参考信号，对MEMS陀螺仪12维误差参数进行标定。

以上文献均没有提及利用飞行器集群的信息优势进行MEMS陀螺仪的标定，文献中或是在简单标定路径下对少量陀螺仪误差进行标定，或是设计复杂的标定路径对MEMS陀螺仪大部分误差参数进行标定，标定路径较难实现。

发明内容

本发明的目的在于提供标定过程快速的面向集群飞行器搭载MEMS陀螺仪载荷的在线标定方法。