IMU/寻北仪常值漂移“天佑”标定法

2019-01-22


IMU/寻北仪常值漂移“天佑”标定法

应用背景:

         捷联惯导或陀螺寻北仪(IMU/寻北仪)装配完成后必须经过标定,得到产品的各项标校参数,才能将其输出转换为可用的角速度和加速度。利用角速度和加速度信息方能进行初始对准(自寻北)、导航计算,实时提供姿态、航向、位置、速度等导航信息,如图一所示。

由于惯性仪表零偏的不稳定性,必然导致IMU/寻北仪的输出存在漂移误差,而通过常规标定方法(位置标定、速率标定等)无法标校并补偿该漂移误差,这也就成为目前IMU/寻北仪精度难以突破的瓶颈。

       本文所述IMU/寻北仪常值漂移“天佑”标定法,能够有效地标定并补偿该误差,大幅提升产品精度。


图一 IMU应用流程图

实现方式:

利用IMU/寻北仪在图一中 eq oac(,3)3处的输出,标定出角速度、加速度常值漂移误差,通过在 eq oac(,3)3处添加“常值漂移补偿”环节,在 eq oac(,5)5处得到高精度角速度和加速度输出,由此提高产品初始对准(寻北)及导航计算精度,如图二所示。所增加的运算量和复杂度可忽略不计。


图二 IMU改进流程图

价值:

装配价格低、精度差的惯性仪表同样能够实现高精度寻北及导航。IMU/寻北仪常值漂移“天佑”标定法能够最大限度挖掘系统潜能,有效提升系统精度,满足用户低成本、高系统性能的要求,大大提升产品利润空间。

适用范围:

IMU/寻北仪常值漂移“天佑”标定法适用于由激光陀螺、光纤陀螺、挠性陀螺、石英加速度计等组成的捷联惯导及陀螺寻北仪等。目前该方法已成功运用在多个单位不同型号产品中,取得非常好的效果。

有效性验证:

静态初始对准精度是衡量捷联惯导和陀螺寻北仪性能的重要指标。IMU/寻北仪的角速度和加速度输出精度得以提高,初始对准精度必然提高。因此使用静态初始对准可以方便、快捷、清晰地验证该方法的有效性。

成本:

IMU/寻北仪常值漂移“天佑”标定法无需进行额外的复杂测试,其数据采集方法简单便捷。

局限性:

通常情况下,当产品的惯性仪表及其相关电路进行调整后,就须重新进行常规标定,确保各项标校参数得以标校。IMU/寻北仪常值漂移“天佑”标定法同样也需要再进行一次,以确保“常值漂移补偿”精度及有效性。