[发明专利]一种冗余式惯性测量单元实验室标定方法

权利要求书

1.一种冗余式惯性测量单元实验室标定方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)采用圆锥描述方案建立安装角模型，并得到载体角速率与每一个陀螺仪测量角速率的关系；

(2)根据传感器与载体坐标系的关系建立通用的惯性测量单元的标定模型；

(3)建立滤波器的状态方程和量测方程；

(4)根据步骤三(3)中量测方程，对量测量进行行扩增，得到行扩增后的量测方程，使得系统可观测性提升；

(5)根据扩增后的量测方程求得雅可比矩阵和黑塞矩阵，并采用基于二阶泰勒展开的扩展卡尔曼滤波算法估计误差参数，得到精确的传感器零偏、标度因数误差和安装误差。

2.根据权利要求1所述的冗余式惯性测量单元实验室标定方法，其特征是，所述步骤(1)具体为：

以陀螺仪敏感轴与载体坐标系z轴的夹角为第一个安装角α，以陀螺仪敏感轴在载体坐标系xoy面的投影与x轴的夹角为第二个安装角β，根据载体坐标系与陀螺仪敏感轴的关系建立载体角速率与每一个陀螺仪测量角速率的关系，

其中，ω_gn为第n个陀螺仪输出角速率，ω_bx，ω_by，ω_bz为载体坐标系下角速率。

3.根据权利要求1所述的冗余式惯性测量单元实验室标定方法，其特征是，所述通用的惯性测量单元的标定模型为

式中b_n为第n个传感器的零偏，k_n为第n个传感器的标度因数误差，δα_n为第n个传感器的α安装角误差，δβ_n为第n个传感器的β安装角误差，w_n、u_n、v_n为传感器在载体坐标系安装关系矩阵；

所述传感器在载体坐标系安装关系矩阵表示为：

w_i＝[cosβ_isinα_i sinβ_isinα_i cosα_i]

u_i＝[cosβ_isin(α_i+90°) sinβ_isin(α_i+90°) cos(α_i+90°)]

v_i＝[cos(β_i+90°) sin(β_i+90°) 0]。

4.根据权利要求1所述的冗余式惯性测量单元实验室标定方法，其特征是，所述通用滤波器的状态方程为；

X_k+1＝X_k

式中X＝[b₁...b_n k₁…k_n δα₁...δα_n δβ₁…δβ_n]^T为滤波器状态量，

所述量测方程可表示为：

z_k＝H_inv(δβUω_t+δαVω_t+KWω_t-KδαVω_t-KδβUω_t+B)

式中z_k＝ω_t-H_invω_G为量测量。

5.根据权利要求1所述的冗余式惯性测量单元实验室标定方法，其特征是，所述行扩增后的状态方程为：

式中H_inv为最小二乘法求得的H的广义逆，N为扩增矩阵；

所涉及的最小二乘法求得的H的广义逆表达式为：

H_inv＝(H^TH)^-1H^T

所涉及的扩增矩阵表达式为：

6.根据权利要求1所述的冗余式惯性测量单元实验室标定方法，其特征是，所述雅可比矩阵为：

所述黑塞矩阵为：

C_BB＝C_BK＝C_Bδα＝C_Bδβ＝C_KB＝C_KK＝C_δαB

＝C_δαδα＝C_δαδβ＝C_δβB＝C_δβδα＝C_δβδβ＝0

其中，g_k＝H_kX_k，