[發明專利]無人機慣性導航單元的自動校準裝置及校準方法

有效

• 申請號: 201710363642.1
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107014400B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 王偉;劉建梅;馬茜;許鑫樂
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 菅士騰

1.一種無人機慣性導航單元的自動校準裝置，其特征在于：包括與計算機軟件上位機(1)通信的編碼器(4)，編碼器(4)的輸出端與步進電機(5)相連；所述步進電機(5)通過彈性聯軸節與蝸桿(6)連接；所述蝸桿(6)旋轉控制帶動渦輪(7)旋轉；所述渦輪(7)上方搭建旋轉平臺；所示旋轉平臺內嵌固定夾具(9)；計算機軟件上位機(1)通過通信適配器(3)將校準系數傳輸至慣性導航單元(2)的存儲器中；

所述計算機軟件上位機(1)設置位移量，通過編碼器(4)發送信號給步進電機(5)帶動旋轉平臺旋轉相應角度；

所述無人機慣性導航單元自動校準裝置的校準方法，包括以下步驟：

步驟1：計算機軟件上位機校準界面選擇加速度校準，將慣性導航單元按其加速度計X測量軸方向與重力方向重合壓入夾具，此時的加速度計輸出為V₁，靜置一段時間取200次加速度計輸出值，求得平均值為V_x1；再將傳感器倒轉180°壓入夾具，此時的加速度計輸出為V₂，再靜置一段時間取200次加速度計輸出值，求得平均值為V_x2；求得加速度計X軸的加速度計比例因子K_x和加速度計零偏常值分量a_x：

上述公式(1)、公式(2)中，V_x1為加速度計X軸第一次輸出200次的平均值，V_x2為加速度計X軸第二次輸出200次的平均值,g為重力加速度，K_x為加速度計比例因子，a_x為加速度計零偏常值分量；

同理可求得加速度計Y軸、Z軸的比例因子和零偏常值分量；

步驟2：計算機軟件上位機校準界面選擇陀螺儀校準，將慣性導航單元擺放按其陀螺儀X軸方向壓入夾具中，靜止狀態下取陀螺儀400次輸出值rate₁、rate₂、rate₃、…rate₄₀₀，上位機控制轉臺旋轉360°，于開始位置記錄下時間為t₁，此時陀螺儀輸出值為rate(t₁)，旋轉360°之后記下時間為t₂，陀螺儀在t₁到t₂之間輸出為rate(t)，自動求得X軸方向的陀螺儀比例因子R_x和陀螺儀零偏常值分量b_x；

上述公式(3)、公式(4)中π為圓周率，t₁為開始位置記錄下的時間，t₂為旋轉360°之后記錄下的時間，rate(t)為陀螺儀在t₁到t₂之間隨時間變化的輸出值，rate(t₁)為陀螺儀在t₁時刻的輸出值，R_x為陀螺儀X軸的陀螺儀比例因子，b_x為陀螺儀X軸的陀螺儀零偏常值分量；

同理可求得陀螺儀Y軸、Z軸的比例因子和零偏常值分量；

步驟3：計算機軟件上位機一鍵發送校準系數至慣性導航單元的存儲器中；

步驟4：重復步驟1，觀察上位機數據顯示界面加速度數據是否為+-9.79，誤差在+-0.1以內；若是，則進行下一步，若不是，則重復步驟1校準；

步驟5：重復步驟2，觀察上位機圖形顯示界面的三維數據是否是360°，若是，則進行下一步，若不是，則重復步驟2校準；

步驟6：整個校準結束。

2.根據權利要求1所述的無人機慣性導航單元的自動校準裝置，其特征在于：所述渦輪(7)與旋轉平臺同軸設置。

3.根據權利要求1所述的無人機慣性導航單元的自動校準裝置，其特征在于：所述旋轉平臺外圈加裝用于初始定位和讀數的刻度圈(8)。