5陀螺捷联惯导系统的误差参数标定方法

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光纤陀螺捷联惯导系统级标定方法的研究

光纤陀螺捷联惯导系统级标定方法的
研究
光纤陀螺捷联惯导系统是一种高精度的导航系统，它结合了光纤陀螺和捷联惯性导航技术，可以在不依赖外部信号的情况下提供高精度的导航信息。

然而，由于光纤陀螺和惯性测量单元的误差会影响系统的精度，因此需要进行系统级标定来提高系统的性能。

系统级标定方法是指通过对整个系统进行标定，包括光纤陀螺、惯性测量单元和导航算法等，来提高系统的精度和可靠性。

目前，常用的系统级标定方法包括离线标定和在线标定两种。

离线标定是指在系统安装和调试完成后，对系统进行标定。

离线标定通常需要使用高精度的标定设备，如转台、全站仪等，对系统进行精确测量和标定。

离线标定的优点是精度高、稳定性好，但需要专业的设备和技术人员，成本较高。

在线标定是指在系统运行过程中，通过对系统的输出进行实时监测和修正，来提高系统的精度和可靠性。

在线标定通常需要使用一些先进的算法和技术，如卡尔曼滤波、粒子滤波等，对系统的输出进行实时修正。

在线标定的优点是成本低、易于实现，但精度和稳定性相对较差。

总之，系统级标定是提高光纤陀螺捷联惯导系统精度和可靠性的重要手段。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的标定方法，以提高系统的性能和可靠性。

IMU标定方法和标定流程

IMU标定方法和标定流程受各种因素影响,微机械IMU放五一定时间后,其误差参数和惯性元件参数会发生变化,不能满足导航、制导的精度要求,因此必须定期对其相应参数重新进行标定.捷联惯测组合(SIMU)技术成熟、精度适中、可靠性高、成本低,被广泛应用于航空、航天、航海等领域,对其标定方法的研究是惯性技术领域的重要内容。

通常通过对捷联惯测组合的标定,分离出其误差系数,并用捷联惯测组合的测量模型对其输出进行补偿,提高惯性导航的精度。

因此,误差系数的标定精度严重影响着惯性导航的精度。

近年来研究出了许多种捷联惯测组合的标定方法,但其中大多数都需要进行位置标定和速率标定.有的文献提出了一种高精度的“24位置+速率”标定方法,还有一种利用外部信息标定陀螺参数的方法,一级一种基于多元回归的捷联惯测组合标定方法。

传统的“位置+速率”标定方法需要精确的北向基准和很高的定位精度或调平精度。

这些要求要靠高精度的寻北仪器和水平测量仪器才能实现。

传统标定方法所需要的标定时间长,而捷联惯测组合误差系数的特性与通电时间相关,因此通电时间过长所标定出的结果与导弹实际飞行时的误差系数的残差较大,必然带来较大的导航误差。

而且过长的标定时间也影响着惯测组合生产厂家和用户的工作效率.结合参考文献内容我们采用一种基于单轴速率转台的捷联惯测组合的标定方法,研究在无北向基准及精确调平的条件下,快速标定出捷联惯测组合全部误差系数的方法。

1.基于单轴速率转台的标定原理基于单轴速率转台的捷联惯测组合标定方法的基本原理为:将捷联惯测组合放置在单轴速率转台上,在任意位置惯测组合的3个轴分别向上、向下及转动180度后,各进行一次静态数据采集。

之后转台匀速旋转一圈。

重力加速度g、地球自转角速度w及转台匀速旋转一圈的时间为已知量,结合捷联惯测组合的测量模型,经过适当的数学变换,分离出捷联惯测组合的误差系数。

2 .误差系数的分离算法2.1 捷联惯测组合的测量模型及姿态转换加速度通道的测量模型:其中Nax、Nay和Naz分别为3个加速度计单位时间内输出的脉冲数；Ax、Ay，Az分别为3个方向的视加速度;K0x、K0y和K0z分别为3个加速度计偏值;K1x、K1y和K1z分别为3个加速度计输出的脉冲当量;Kyx、Kzx、Kxy、Kzy、Kxz和Kyz为加速度计的安装误差系数。

捷联惯导零速修正技术中姿态误差反馈方法的比较研究

惯性导航?零速修正?卡尔曼滤波?反馈校正1引言将惯性导航系统与gnss全球卫星定位系统等设备组合起来?限制惯性导航系统随时间积累的各类误差?是目前提升惯性导航系统导航精度与可靠性的主要技术手段?但在陆地上卫星信号受严重遮挡的区域?或是在隧道等完全没有卫星信号的场景下?不依赖于其他系统辅助而仅依靠惯导本身就可以实现的零速修正技术?仍为限制惯导随时间积累误差提高导航精度的有效选择1?2?零速修正技术常用的方法包括曲线拟合法?最小二乘法?卡尔曼滤波方法等?其中?基于卡尔曼滤波的零速修正技术因动态性能好?精度高?在数学模型上也能够维持与sinsgnss组合导航的一致性?成为目前捷联惯导领域最常采用的零速修正方法3?基于卡尔曼滤波的零速修正技术的误差状态通常包括位置误差速度误差失准角陀螺零偏及加速度计零偏等误差项4?5?而如何利用卡尔曼滤波得到的误差状态合理地对系统进行校正?始终是零速修正中的关键问题?在以速度作为外部观测的零速修正中?速度误差及与速度误差直接相关的位置误差通常具备较强的可观测性?它们也恰恰是导航应用中最关心的误差状态?对它们进行闭环的反馈校正?对减小滤波过程中误差积累与维持滤波模型的准确性而言具有积极意义?前人的研究13多是从这一点出发?通过对位置与速度的闭环反馈?达到提高导航精度的目的?然而考虑到姿态误差是导航位置误差的重要来源?在零速修正过程中仅对位置与速度等导航误差进行反馈校正?并不能消除姿态通道上的误差?姿态通道上的失准角误差?在卡尔曼滤波中并不能由外部零速的直接观测得到?因此其可观测性较低?误差收敛速度慢?例如?在同样以零速作为观测量的卡尔曼滤波初始精对准中?天向失准角普遍需要8min10min才缓慢收敛6?而零速修正的停车时间往往更短?此时若将未完全收敛的姿态误差也进行闭环反馈能否达到误差补偿效果?或是会劣化导航结果?关于这一点?尚未有确切的文献明确指出?也是本文进一步需要研究与探讨的问题?针对上述问题?本文通过捷联式imu的车载试验?对短时长卡尔曼滤波估计中是否应将姿态误差进行闭环反馈进行了测试分析?在此基础上?分析了单次零速修正的时长零速修正的频次对导航精度的影响?试验结果表明?尽管零速修正过程中姿态误差估计的时间较短?但将姿态误差进行闭环校正能有效地约束导航位置误差的发散?提高导航精度?此外?同一停车点上?在将姿态误差闭环反馈后?通过多个时长短至30sec的零速修正过程即可将导航精度维持

惯导系统误差标定概述

一、惯性测量单元标定技术的重要性惯性测量单元的核心器件是陀螺和加速度计，陀螺敏感载体的角运动，加速度计敏感载体的线运动，惯性导航系统的精度很大程度上取决于陀螺和加速度计的精度。

对陀螺来说，不仅要测出微小的角位移变化，给出满足分辨率要求的响应信号，而且要将陀螺仪的漂移误差限制在尽量小的范围内。

加速度计同样要有很高的分辨率，要能清晰、精确地反映出从非常小到非常大的加速度，并给出与之相应的信号，同时还必须有尽可能小的、稳定的零位偏置。

目前，提高惯性器件和惯导系统的精度主要有两条途径：(1) 改进器件的结构及工艺，探索新型的惯性器件。

(2) 对惯性测量单元进行标定，建立误差模型，通过误差标定补偿来提高器件的实际使用精度和系统的导航精度。

仅靠改进设计来提高惯性器件精度在加工、制造、装配及调试中遇到的困难越来越多，成本也越来越高，因此是一项长周期，高风险的技术，而且只能做到有限的精度提升；而后者则可通过对惯性测量单元进行标定后求得软件补偿的参数，从而对导航测量单元的输出进行补偿以提高系统导航精度。

通过对惯性测量单元标定提高惯性器件的使用精度的技术途径大大降低惯导系统的成本，而且这种方法也使得惯性器件的设计思想由原来片面追求器件的绝对精度转为重点保证其性能稳定并减少随机误差，因此惯性测量单元的标定及补偿技术成为了提高惯导系统精度的关键技术之一。

二、惯性测量单元的元件标定随着惯性技术和光学陀螺的发展，光纤陀螺越来越多的被使用在惯性测量单元中。

相比于其他类型的陀螺，光纤陀螺内部没有运动部件，因此具有寿命长，可靠性好，重量轻等优点。

同时光纤陀螺的启动时间短，对机械环境的适应性好，动态范围宽。

但是光纤陀螺易受环境温度影响，构成光纤陀螺的主要器件如光纤线圈、集成光学器件、光源、耦合器等对温度较为敏感，所以当工作环境温度发生变化时，在陀螺的输出信号中将产生非互易相位误差，由温度变化造成的非互异性误差是导致光纤陀螺零位漂移和刻度系数不稳定的主要原因。

捷联式微惯性导航系统的标定方法

ＣａｉｒｔｏｏｔａｏｉｒｎｒｉｌＮａｉａｉｎＳｓｅｌｂａｉｎｆｒＳｒｐｄｗｎＭｃｏＩｅｔａｖｇｔｏｙｔｍ
ＦＡＮＧｉｇ。ＧＵ－ａ．ＤＩＪｎＱｉｔｉＮＧａ — ｕｉＴｉｎｈａ
时问推移和环境变化，偏仍会有少量偏移，零在使用时还需要进行现场标定。
应用一。美国的联合直接攻击弹药（ｏｎｉｃｊｉｔｒｔｄｅ
１引言
由微惯性传感器构成的捷联式微惯性导航
系统（Ｉ）具有体积小、量轻、耗低、靠ＭＮＳ，质功可性高等突出优点，年来在各个领域得到了广泛近
低成本标定。而实验室标定后的惯性器件随着
（ｅａｔｎｆＰｒｃｓｏｎｔｕｎｎｃａｏｏｙ．ＴｓｎｈａＵｎｖｒｉｙｅｊｇ１０８ＤｐｒｍｅｔｏｅｉｉｎＩｓｒｍｅｔａｄＭｅｈｎｌｇｉｇｕｉｅｓｔ。Ｂｉｎ００４・Ｃｈｎ）ｉｉａ
ＡｂｔａｔＴｈｅｓｒｔｅｏｉｒ —ｎｅｔａｖｇａｉｎｉｓｒｃ：ｔｕｃｕｒｆｍｃｏｉｒｉｌｎａｉｔｏｎｕｔ（ＭＩＵ）ｗａｅｉｅＮｓｄｓｇｎｄ．ＭａｈｅａｉａｏｌｏｌｅｈｔｍｔｃｌｍｄｅｓｏｆｒｌｉｍｔｏｄｎｇａｄｒａｉａｆｍｅｈｅｅｓｔｕｐｓａａｔｌＯｃｌａｅｚｒａｎｏｔｔｎｇｐｌｔｏｒｍｔｏｄｗｒｅｅｐｒｅｙｔａｉｔｅｏｂｉｓ．ｓａｅｆｃｏｄｉｓａｌｔｏｎａｌｒｏｃｂｒｃｌａｔｒａｎｎｔｌａｉｎｇｅｅｒｒｏｆａ — ｃｌｒｔｒｎｒｃｅ．ＡｎｏｎｆｅｄｏｐｔｍａａｉａｉｎｍｅｈｏａｅｎｆｃｉｉｏｉｅｗａｒｓｎｔｄＫａｍａｉｔｒｅｅａｏｓａｄｇｙｏｓｏｐｓ — ｉｌｉｌｃｌｂｒｔｏｔｄｂｓｄｏｉｔｔｏｕｓｎｓｓｐｅｅｅ．ｌｎｆｌｅｗａｅＯｅｔｍａｅａｄｏｍｐｓｔｅｏｂｉｓｏｆａｃｌｒｏｒｎｓｕｓｄｔｓｉｔｎｃｅｎａｅｚｒａｃｅｅａｔｓａｄｇｙｒｓｏｓＴｈｅｕｌｓｏｔｔｃａｎｅｃｅｔｓｓｏｃｐｅ．ｅｒｓｔｆｓａｉｄｖｈｉｌｅｔｓｏｗｈａｉｔｎｅｓｂｉｉｙｏｈｂｏｅｍｅｈｓＴｈａｉａｉｎｍｅｈｄｓａｅｃａａｔｒｚｄｂｙｃｌｒｔｎａｙｔｈｔｅｖｌｄｉｙａｄｆａｉｌｆｔｅａｖｔｏｄ．ｔｅｃｌｂｒｔｏｔｏｒｈｒｃｅｉｅｅｅｉｙａｄｅｓＯｉｐｌｍｅ．ａｏｕｄｉｐｏｅｎａｉｔｏｎａｃｕａｙＴｈｅｓｔｂｌｏｈｏｔｔｍｅ。ｌｍｅｎｔｎｄｃｌｍｒｖｖｇａｉｃｒｃ．ｅｙａｒｕｉａｅｆｒｓｒ— ｉｏｗｉｄｌｅｉｉｎａｇｔｏｎｏｒｍｄｅｐｒｃｓｏｎｖｉａｉ

一种捷联惯导系统的陀螺在线标定方法

ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄｂｒｉｎｇｇｒｅａｔｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｏｒｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
ｖｅｌｏｃｉｙｔａｎｄｔｈｅａｚｉｍｕｔｈｓｉｇｎａｌｓｆｒｏｍｔｈｅｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｔｗｏａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｅｒｏｒｓｏｆ
ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ．Ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｉｅｆｌｄｔｅｓｔｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｅａｓｙｔｏｂｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄａｎｄｃｏｕｌｄｐｅｒｆｏｒｍｇｙｒｏｓｅｌｆ－ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ
２０１３年第１期总第３２４期
文章编号：１００４ — ７１８２（２０１３）０１ — ００１７ — ０４
导弹与航天运载技术

光纤陀螺捷联惯导多位置系统级标定方法

光纤陀螺捷联惯导多位置系统级标定方法标定技术是捷联惯导系统领域的一项关键技术,本质上是一种误差补偿技术。

按照观测量的不同可以分为分立式标定和系统级标定,由于前者在研究方法上比后者更加趋于成熟,因此常常采用分立式标定来确定惯组的数学模型。

分立式标定依靠高精度三轴转台来进行一系列实验来得出陀螺仪与加速计模型中的各项参数,实验步骤多、标定时间长,且标定精度受转台限制无法进一步提升。

为使标定更有效率,越来越多的学者转向系统级标定方法的研究。

本文介绍了两种系统级标定的一般方法,分别是滤波法和解析法,代表了系统级标定的两种不同思路。

相较于解析法,运用滤波的方法来求解标定模型不仅原理简单,而且不涉及复杂的数学推导,精度高,标定路径编排较少。

因此本课题以卡尔曼滤波为基础来进行系统级标定方案的设计。

直接将惯组的待标定参数扩充到状态量中,得到的是一个30维的大系统。

为降低试验设计难度,提高滤波精度,本文对其进行降维处理。

通过引入了一种基于行初等变换的可观测性分析方法,运用该方法可以直观地识别出状态方程中哪些状态独立可观测、哪些状态不可观测、哪些状态非独立可观测。

基于可观测性的分析结果,在原有的状态方程中,保留独立可观测量,剔除不可观测量、合并非独立可观测量,从而达到简化系统方程,降低系统维数的目的。

最后依据降维后的系统,设计出了6个静态位置与6个单轴旋转位置,并对此进行了仿真试验,仿真试验结果表明该方案具有理论可行性。

之后进行了实际转台试验,将其与分立式标定结果进行比较。

通过对比四组五级海况实验的姿态变化曲线,可以清晰的看出系统级方案的补偿效果整体上优于分立式标定,故而这种基于降维后的系统级标定滤波方案具有一定的工程实践价值。

捷联航姿传感器的误差补偿标定方法

安装误差是由于安装磁传感器时不能保证传感器与载体的纵向、横向和竖直方向 3 个轴平行所引
起的侧量误差。
组合方案川及G sn〕组合的方案1 3.; 另一类则以 P R 2 更加关注运载体的姿态，姿态信息主要用于给运载体上的其他设备提供姿态参考，对应的系统多采用 GPS 与低精度的惯性导航系统进行组合，同时磁航
的磁场时，3 个轴的输出应该是相同的。比例因子误差的存在导致各轴的输出发生比例伸缩变换。二是制造时不能保证 3 个传感器测量轴相互正交而引起的侧量误差，称为正交误差。
收摘日期: 2仪吞12 竹作者简介: 林亏原 ( 1，0 )，男，副教授，博士。，
*一，川
压叭、
图 1 罗差关系示意图
罗差方程式进一步展开，得如下公式 :
理想情况下，三轴磁阻传感器在水平面内转动
一周。磁传感器的x 轴和y 轴的输出应该落在一个
圆周上，如图2 所示。此时由罗差引起的误差为零，由三轴磁阻传感器输出计算出的磁航向角能够反映真实的磁航向。按照罗差的形成原理，罗差可分为
d 叭 = A+ Bsin 气 + Cc s践 + Dsin(2气 ) + o
着较大的误差，直接用来不能进行导航定位。所以，必须对其进行误差补偿，提高磁航向测量精度，角的才能用于导航定位。罗差是磁阻罗盘的主要误差源. 文中介绍了罗差方程式，并重点推导了基于最小二乘法的七参数八位置误差标定方法。基于该方法的磁航向补偿算法的性能试验结果证明，磁航向误差基本维持在肠. 左右，满足了精度的要求。
」 ~ 目of Nav目Aeron四石习助即能en 叱肠，位 ‘ 1 匕
、】2 b 2

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差系数标定研究

维普资讯
２００８年第４期总第２６期９
文章编号：１０－１２２０）．０２００７８（０８００２．４４４
导弹与航天运载技术
ＭＩＳＬＡＮＤＰＳＩＥＳＡＣＥＶＥＨＣＩＬＥ
关键词：激光陀螺；标定；捷联惯性导航；误差系数
中图分类号：Ｖ４．２９３２
பைடு நூலகம்
文献标识码：Ａ
ＣａｉｒｔｏｏｒｒＰａａｅｅｓｌｂａｉｎｆＥｒｏｒｍｔｒｉｓｒＧｙｏＳｒｐｗｎＩｅｔａｖｇｔｏｙｔｍｎＬａｅｒｔａｄｏｎｒｉｌＮａｉａｉｎＳｓｅ
Ｎｏ．２８４ｏｏ
Ｓｍ．９ｕＮｏ２６
激光陀螺捷联惯性导航系统的误差系数标定研究
徐兵华，杨孟兴
（国航天时代电子公司第十六研究所，西安，７００）中１１０
摘要：惯性器件标定一般都必须对北和调平，以消除地速及重力加速度的影响，但是不适合在靶场及其他野外环境下采
ＸｕＢｉｇａＹａｅｘｎｎｈｕ，ｎｇＭｎｇｉｇ
（ｈ６ｓｔｅＣｉａｅｏｐｃｉｓｌｃｏｉｓｏｐｒｔｎＸｉａ，１１０Ｔｅ１ｔＩｔｕ，ｈｎｒｓａｅｍｅｅｔｎｃｒｏａｏ， ’ ｎ７００）ｈｎｉｔＡＴＥｒＣｉ
用。根据激光捷联惯导系统的误差方程，在激光捷联惯性组合不指北、不调平情况下，通过十位置的标定方法，抵消掉地速及重力加速度的影响，从而得出加速度计的误差系数和陀螺的零偏。最后对实验精度进行了论证，认为此方法可以满足激光

捷联惯导系统误差系数动态标定方法探究

捷联惯性导航系统以其特有的优良特性广泛的应用于航空、天、航军事等领域，惯性器件（速度计和陀螺仪）其加的误差在很大程度上直 பைடு நூலகம் 影响了导航系统的可达精度，故
目前，然ＧＳ具有精确制导能力，由于大气电离虽Ｐ但
（ｈｅｏｄＡｒｌｒｎｉｅｒｎｏｌｅＸｉａ１０５ＣｉａＴｅＳｃｎｔｌｙＥｇｅｉｇＣｌｇ， ’ ｎ７０２，ｈｎ）ｉｅｎｅ
ＡｂｔａｔＴｈｒｒｐｒｍｅｅｆｎｒｉｓｒｍｅｔｎｉｅｉａｕｅｎｅｉｅｍａｈｎｅｗｉｏｋｎｍｅｓｒｃ：ｅｅｒａａｔｒｅｔｉｔｏｏｉａｎｕｎｒａｍｅｓｒｍｅｔｖｃｙｃａｇｔｗｒｉｇｔ，ｉｎｔｄｈｉ
摘
要：随着工作时间的推移，捷联惯性导航系统中的惯性器件测量精度会因为误差参数发生变化而降
低，误差逐渐被积累，而降低系统导航精度。针对此问题，进提出了一种基于ＧＳ速度、Ｐ位置信息的捷联惯导系统惯性测量装置输出误差系数动态标定的方法。首先采用Ｓｇ－ｕａ自适应滤波实现组合导航状ａｅＨｓ态最优估计，然后引入迭代最小二乘法，用导航误差对系统惯性器件的误差系数进行标定。经计算机仿利
情况、气折射以及美国军方人为的误差干扰，Ｐ空ＧＳ只能作为辅助导航设备。ＩＳＧＳ是最先进的全天候自主式制导Ｎ／Ｐ

惯导原理捷联惯导基本算法与误差课件

时间漂移误差
由于陀螺仪和加速度计随时间变化的稳定性问题导致的偏差，这种误差通常需要通过实时滤波和数据融合技术来减小。
05
提高捷联惯性导航精度的策
略
采用高性能的惯性传感器
陀螺仪
陀螺仪是惯性导航系统中的重要组成部分，能够测量载体在三个轴向的角速度。采用高性能的陀螺仪可以提高捷联惯性导航系统的精度。
粒子滤波是一种基于贝叶斯推断的非线性滤波算法，能够处理非线性、非高斯系统。采用粒子滤波可以提高捷联惯性导航系统在复杂环境下的性能。
利用外部信息进行修正
GPS修正
全球定位系统（GPS）是一种高精度的导航系统，能够提供准确的位置和时间信息。利用GPS信息对捷联惯性导航系统进行修正可以提高其精度。
无线通信修正
利用无线通信网络，接收外部信息对捷联惯性导航系统进行修正可以提高其精度。例如，接收差分 GPS信号、无线电导航信号等。
06
捷联惯性导航发展趋势与挑
战
技术升级与改进
器件性能提升
随着微电子、精密制造等技术的进步，捷联惯性导航系统的器件性能得到不断提升，为实现更高
精度的导航提供了基础保障。
算法优化
04
捷联惯性导航误差分析
系统误差
零偏误差
由于陀螺仪和加速度计的制造和安装偏差导致的固定偏差，这种误差通常很难通过校准消除。
刻度系数偏差
由于陀螺仪和加速度计的刻度系数不准确导致的误差，需要通过校准消除。
安装误差
由于陀螺仪和加速度计在系统中的安装位置不准确导致的误差，这种误差通常很难通过校准消除。
随机误差
陀螺仪随机漂移误差
由于陀螺仪内部的热噪声和机械噪声导致的随机偏差，这种误差通常需要通过滤波和数据融合技术来减小。

一种捷联MEMS陀螺动态误差标定方法[发明专利]

专利名称：一种捷联MEMS陀螺动态误差标定方法专利类型：发明专利
发明人：房建成,李建利,张霄,孙宏伟,张海鹏
申请号：CN200710064319.0
申请日：20070312
公开号：CN101029833A
公开日：
20070905
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种捷联MEMS陀螺动态误差标定方法，可辨识出捷联MEMS陀螺全部动态误差系数，其方法为基于MEMS陀螺误差机理，建立完备动态误差模型，利用三轴速率转台设计三轴速率试验，标定出捷联MEMS陀螺零偏、标度因数、安装误差系数以及陀螺与角速度平方有关项误差系数；采用三耦合方位动态试验，标定出陀螺三个角速度耦合二次项误差系数；利用三轴速率转台的速率功能，设置三轴初始角，将三轴转台中框Y轴以及外框Z轴同时输入相同匀角速度Ω，激发出包括角加速度误差在内的动态误差项，从而标定出陀螺与角加速度有关项误差系数。

本发明只需利用三轴速率转台即可精确标定出捷联MEMS陀螺所有动态误差系数，误差辨识精度高，可为传统机械式以及光纤等陀螺提供参考。

申请人：北京航空航天大学
地址：100083 北京市海淀区学院路37号
国籍：CN
代理机构：北京科迪生专利代理有限责任公司
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无陀螺捷联惯导系统的安装误差辨识方法

无陀螺捷联惯导系统的安装误差辨识方法
无陀螺捷联惯导系统的安装误差辨识方法
根据无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)的工作原理,推导了理想条件下和有加速度计安装误差条件下的角速度解算方程;推导了加速度计的安装位置误差所产生的加速度计的输出误差;在静基座条件下,通过旋转惯性测量单元坐标轴的方法改变其放置位置,建立了加速度计安装位置误差的辨识公式;数字仿真结果表明.所采用的加速度计安装误差的辨识方法有效,对辨识得到的安装误差进行补偿可以显著地提高角速度的解算精度.
作者：吴俊伟李绵伟王小旭金春竹WU Junwei LI Mianwei WANG Xiaoxu JIN Chunzhu 作者单位：哈尔滨工程大学,自动化学院,黑龙江,哈尔滨,150001 刊名：测试技术学报ISTIC英文刊名：JOURNAL OF TEST AND MEASUREMENT TECHNOLOGY 年，卷(期)：2008 22(5) 分类号：V249.32 关键词：无陀螺捷联惯导系统惯性单元安装误差加速度计参数辨识。

捷联惯导系统现场标定方法

捷联惯导系统现场标定方法高伟;叶攀;许伟通【摘要】陀螺漂移会对捷联惯性导航系统的导航定位误差产生直接的影响,所以需要用实验的方法标定出陀螺漂移,并进行补偿;陀螺漂移随时间和环境变化,因此采用实验室标定方法会降低系统的精度;文章提出一种基于卡尔曼滤波技术的现场标定方法,给出了现场标定时系统的状态方程,分别推导了采用速度、速度加姿态为观测信息时的量测方程;利用奇异值可观测度分析方法比较机动状态不同,观测信息不同的五种现场标定方案的陀螺漂移的可观测度,从而确定了两种最优现场标定方案,即在以速度为外部观测量的情况下,使载体处于“S”型机动状态和在载体静止的情况下,速度加姿态为观测信息;通过仿真实验验证了这两种标定方案可以有效提高现场标定的精度.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2016(024)007【总页数】4页(P301-303,310)【关键词】捷联惯导系统;陀螺漂移;现场标定;卡尔曼滤波;奇异值【作者】高伟;叶攀;许伟通【作者单位】哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】U666.1在捷联惯导系统中，惯性测量组件直接安装在载体上，所以惯性测量组件的误差对捷联惯导系统的性能影响很大，特别是陀螺漂移对导航定位误差的影响按时间的三次方增长[1]。

必须预先在实验室对陀螺漂移进行标定，然后在使用时加以补偿。

由于实验室标定存在一定误差，并且随着时间和环境的变化，陀螺漂移存在变化，即一定的偏移，我们称为陀螺的逐次启动误差，所以对于高精度的捷联惯导系统在每次启动时，需要在初始对准的过程中进行现场标定。

本文介绍了基于卡尔曼滤波技术的现场标定方法，提出了两种提高陀螺漂移可观测度的有效措施。

1.1 系统的状态方程二通道10个状态量的系统状态方程如下[2]：其中，X=[δVx δVy φx φy φz ▽x ▽y εx εy εz]T，δVx、δVy分为东向和北向速度误差；φx、φy、φz分别为x、y、z轴的平台误差角；▽x、▽y分别为x、y轴加速度计零偏；εx、εy、εz分别为x、y、z轴的陀螺漂移。

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差参数标定

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差参数标定
杨孟兴;徐兵华
【期刊名称】《中国惯性技术学报》
【年(卷),期】2008(016)003
【摘要】惯性器件标定一般都必须对北和调平,以消除地速及重力加速度的影响,但是不适合在靶场及其它野战环境下.根据激光捷联惯导系统的误差方程,在激光捷联惯性组合不水平指北情况下,通过12位置的标定方法,抵消地速及重力加速度的影响,从而得出加速度计的误差参数和激光陀螺的常值漂移;然后通过单轴转台,标定出陀螺的安装误差和标度因数;最后分别在引北调平和在不水平指北的12位置下对激光捷联组合进行标定,并对实验精度进行对比,两者误差比较小,认为此方法可以满足激光陀螺捷联系统的标定要求.本方案利用最少的测试位置,得到了所有需要的信息,利用率高.
【总页数】4页(P306-309)
【作者】杨孟兴;徐兵华
【作者单位】中国航天时代电子公司,第十六研究所,西安,710100;中国航天时代电子公司,第十六研究所,西安,710100
【正文语种】中文
【中图分类】U666.1
【相关文献】
1.激光陀螺捷联惯性导航系统的误差系数标定研究 [J], 徐兵华;杨孟兴
2.激光陀螺捷联惯性导航系统解析对准误差特性分析 [J], 陈河;张志利;周召发;刘朋朋;赵晓枫
3.激光陀螺捷联惯性导航系统误差分析及仿真计算 [J], 吉翠萍;陈勇;雷宏杰;韩宗虎;陈林峰
4.激光陀螺捷联惯性导航系统中惯性器件误差补偿技术 [J], 熊智;刘建业;林雪原;曾庆化
5.激光陀螺捷联惯性导航系统IMU误差标定 [J], 王建中
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则由刻度因子误差引起的加速度和角速度误差分别为：
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２误差分析
２１刻度因子误差．
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的计算值；
由于安装误差角都是小量，忽略二阶项，（）３式可写为：
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１引言
惯性敏感器件的误差是影响惯性导航系统导航精度的主要误差源，特别是在捷联惯导系统中，由于惯性敏感器件直接安装在载体上，使它们处在恶劣的角运动中，会产生动态误差。如果采用纯惯导系统来提供载体的导航信息，在长时间连续工作时，惯导系统提供的载体导航信息会累积成较大的误差，使导航信息可信度降低。这
＝（）（ｇ ‘ ｝＋吟、ｂＩＫＩ）ｇ＋ｃ＋ＯＳ
６
２．３零偏误差零偏误差是指输人为零时惯性仪表的输出值。陀螺的零偏误差又称零位漂移，是指输人角速度为零时激光陀螺仪的输出频差，一般用输出脉冲频率的平均值折合成输人角速度的大小来表示，单位为“ｈ／。如果该值是恒定的或可以用监
Ａｓａ：ｅｏｃｐｓｉｔｈｌｙｐｓｔｔｉｒｅｎｉｔｎｃｉｏｌｅｂｒｔＡｒｒｅａｎｎｏｗｓｅｅｏｏｔａｇｉｐｉｎａｒｔｃｎｏｎｔｅｏｇａｒｎｄｍｖｈｖａｒｓｆｒｍｏｃｅｐｅｏｅｏｓ
实值；
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ＣＯＳＴＺｘｉＹｓｎＴＣｓＺａｂｂ＝ｓ几ｉＯ写＋ｂｎＣＯｓ丁
群
输量输之的值为度子对速人与出回比称刻因。加
度计来说，单位比力与数字输出之间的比值Ｋ９ａ称为加速度计的刻度因子；对激光陀螺来说，单
位角增量与数字输出之间的比值Ｋ，ｇ称为陀螺
的刻度因子。刻度因子＆；凡是通过标定试验
测定的，其数值预先存储在计算机里，在导航解算时，采样值乘以刻度因子可得到实际的比力和角增量输人。但是标定试验时，惯导系统所处的工作环境与实际的工作环境有很大的差异，这将导致惯性仪表工作过程中实际的刻度因子与存储在计算机里的刻度因子不一致，这就是刻度因子误差
的误差模型，并采用多位置标定法标定出了加速度计的误差系数，采用分立标定法标定出了陀螺的误
差系数。
关键词误差模型标定激光陀螺捷联惯导
ＡｗｌｒｔｎｆｒｏＰｒｍｅｅｉＬｓｒｒＮｅＣａｉａｉｏＥｒｒａａｔｒｎｅＧｏｂｏａｙ
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为陀螺的输出误差；
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加速度计和陀螺的输出是数字量输出，单位
角为气，样Ｏ，的系用Ｔ，这ｘＯ之间关可以ｓａｘ。几描。理以义ＴＩＴＮ用Ａ述同可定．Ｔ，Ｔ。，ｘＹ－
△、二纵，－。 △、气，六个参数来描述陀螺的Ａ安
装误差角。
凡二ＩＳ）凡（ａ＋
Ｋ５（０Ｓ）＝Ｉ０Ｋ＋
尸卫．．．
（）１
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－十
图１加速度计坐标系示意图
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则由安装误差引起的加速度误差和角速度误差为：
ｗｂｂ＋ｂ，瓦＊ｂ＋Ｎ－Ｃｅ｝。－Ｓ｝凡ｇＫ
忽略二阶小量：
＆｝ｂＪＪ＝ＣＳ－《ｗｗＡ－
（）８
风＝＋＋＋）Ｎｇ（Ｓ △ ＫｂＩｇ《；；
＝（ｇＣ｝＋‘ ｂＩ＋ｂｅ＋Ｏ）、＋Ｓ；ｂ
则陀螺的输出误差为：
ｂｂ
Ｅ＝一．访口访
控来测定，则可以用计算机进行修正。但实际上
零偏误差本身是变化的，带有随机的性质，是重要的误差项。据报道，目前先进的激光陀螺随机漂移已经下降到０００ｈ的数量级。产生零偏．１０／误差的因素有：朗谬尔流效应、多模藕合效应引起的非单模工作状态、沿激光管壁的温度梯度、自锁区不稳定、逆顺时针转动不对称、外磁场影
《战术导禅技刹杖术》
２０年Ｎｏ（５期）０５．总０３
「０《＝Ｏ６一ＩＣ＝｝气＋Ｉ＋
Ｌ气
子、安装误差、零偏误差和随机漂移等误差项，则由陀螺的输出可得角速度输人为：
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由于误差项的存在，实际的角速度输人为：
爪
凡
０
ｅｓｅｓｅｓＪ
ｅｓｅｓ
５－，＆Ｓ＆其中，，ｆｗ分别为实际输人的比力和角速
安装误差理论上加速度计坐标系和陀螺坐标系应该和
０
凡０爪
几０、
ｌｅｓ．．．．．ＩＪ
几
（）６
－４７
同理，体坐标系ｂ与陀螺坐标系９之间的转
换关系为：
・文与报告・论
就要求使用高精度的惯性敏感器件才能满足系统的精度要求，然而这样会使系统造价更高。但是单从制造工艺和调试技术方面提高惯性敏感器精度是很困难的，且其成本太高。若是对惯性敏感器件的物理特性和惯导系统动力学模型比较清楚，并且通过一些辅助手段将运动引起的惯性敏感器的误差模型辨识出来，就可以对其进行误差补偿，以提高捷联惯导系统的导航精度甘据国外