[發明專利]一種慣性測量單元精度補償的方法

有效

• 申請號: 201010101010.6
• 申請日: 2010-01-25
• 公開（公告）號: CN102135431A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 張憲龍
• 申請（專利權）人: 北京三馳科技發展有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/18
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營;張煥亮

技術領域

本發明涉及一種慣性測量單元精度補償的方法。

背景技術

作為航姿系統測量物體三軸姿態角(或角速率)以及加速度的裝置，慣性測量單元(IMU，Inertial?Measurement?Unit)通常是由陀螺儀、加速度計和處理單元組成。其中，尤以陀螺儀和加速度計的工作性能對測量數據的精確性影響最大。陀螺儀用于采集運動體的角速度或角度，并采用脈沖信號的方式輸出。加速度計用于采集運動體相對于水平面的傾斜角度和俯仰角度，從而獲得運動體速度、位置的變化量，通過串行通訊接口輸出系統傾斜角變化的信息。

陀螺儀和加速度計輸出的這些數據被送至航姿系統導航計算機中進行實時的姿態矩陣解算。由于陀螺儀與加速度計是兩個輸出精度不同的設備，如果將兩個設備輸出的數據同時運算的話，運算結果精度較差。尤其是當載有慣性測量單元的載體在運動初始階段，由于自身劇烈的振動導致陀螺儀和加速度計的輸出相差甚大，從而影響整個慣性測量單元輸出數據的精度。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種慣性測量單元精度補償的方法，通過分時、優先采用陀螺儀或加速度計其中一個慣性測量器件的輸出作為航姿系統航姿參數解算的輸入，以提高整個慣性測量單元輸出數據的精度。

本發明提供的一種慣性測量單元精度補償的方法，其特征在于，包括步驟：

A、在航姿系統上電后的設定時間內，航姿系統采集加速度計輸出的載體相對于水平面的姿態角度，即俯仰角度和橫滾角度，用于航姿參數解算；

B、設定時間后，航姿系統采集光纖陀螺輸出的角速度信息，并由航姿系統根據該角速度信息解算出姿態角度，即俯仰角度、橫滾角度和航向角度；

C、判斷上述加速度計輸出的姿態角度與航姿系統根據光纖陀螺測量到的角速度信息解算出的姿態角度誤差是否超過設定值，若是，加速度計修正步驟A中的俯仰角度和橫滾角度，同時結合步驟B解算得出的姿態角度中的航向角度，用于航姿參數解算，否則返回步驟B。

由上可以看出，上述方法步驟可以減小慣性測量單元初始化階段受到的載體振動的影響，提高了整個慣性測量單元在初始化階段輸出數據的精度。

上述的慣性測量單元精度補償的方法，其特征在于，步驟A所述的設定時間為5分鐘。

由上可以看出，上述方法步驟的設定時間可以最大程度地減少在初始化階段振動對慣性測量單元輸出數據精度的影響。

上述的慣性測量單元精度補償的方法，其特征在于，步驟C所述誤差的設定值為0.8度。

由上可以看出，上述方法步驟將誤差設定為0.8度時，對慣性測量單元精度的提高幫助最大。

上述的慣性測量單元精度補償的方法，其特征在于，步驟C后還包括步驟：

D、判斷光纖陀螺測量到的角速度，航姿系統根據該角速度信息解算出的姿態角度是否大于設定值，若是，則將航姿系統根據該角速度信息解算出的姿態角度，即俯仰角度、橫滾角度和航向角度用于進行航姿參數解算；否則通過加速度計在設定時間內修正步驟A所述的姿態角度，并返回本步驟。

由上可以看出，上述方法步驟在角速度大于設定值時，采用具有較高波特率的光纖陀螺可以縮短航姿系統進行航姿參數解算的時間。

上述的慣性測量單元精度補償的方法，其特征在于，步驟D所述設定值為0.5度/秒。

由上可以看出，上述方法中設定的角速度值大小適中，可以最大程度地縮短航姿系統進行航姿參數解算的時間。

上述的慣性測量單元精度補償的方法，其特征在于，步驟D所述設定時間的值為2分鐘。

由上可以看出，上述方法中設定的時間值大小適中，既不會降低航姿系統的實時性，也不會頻繁占用航姿系統的導航計算機的資源。。

附圖說明

圖1為本發明慣性測量單元精度補償的方法流程圖。

具體實施方式

本發明的主要原理是，當載有慣性測量單元的載體在運動初始階段，即對應慣性測量單元從上電初始化到輸出穩定階段，通過分階段的方式、先采用受初始化過程振動影響小的加速度計的輸出作為航姿參數解算的輸入，待基本穩定后再采用陀螺儀的輸出作為航姿參數解算的主要輸入，從而減小了慣性測量單元初始化階段受到的載體振動的影響，提高了整個慣性測量單元在初始化階段輸出數據的精度。

下面結合圖1對本發明方法進行詳細介紹。