[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

一種無人機慣性導航單元的自動校準裝置及校準方法，涉及無人機的技術領域，尤其涉及無人機的慣性導航單元校準裝置的技術領域。本發明包括與計算機軟件上位機通信的編碼器，編碼器的輸出端與步進電機相連；所述步進電機通過彈性聯軸節與蝸桿連接；所述蝸桿旋轉控制帶動渦輪旋轉；所述渦輪上方搭建旋轉平臺；所示旋轉平臺內嵌固定夾具；計算機軟件上位機通過通信適配器將校準系數傳輸至慣性導航單元的存儲器中。本發明實現了結構簡單，操作方便，降低校準過程中的誤差，排除人為手動校準中各方面因素的干擾，簡化了操作過程的目的。

技術領域

本發明涉及無人機的技術領域，尤其涉及無人機的慣性導航單元校準裝置的技術領域。

背景技術

在慣性導航系統中通常會使用到陀螺儀和加速度計。陀螺儀是慣性導航系統中常用的，主要用于測量角速度；加速度計是慣性導航系統中的另外一個重要成員，主要用于測定與重力加速度方向。傳統人為手動校準步驟繁瑣誤差較大還需經過復雜函數運算，耗時耗力。

發明內容

本發明目的是提供一種結構簡單，操作方便，降低校準過程中的誤差，排除人為手動校準中各方面因素的干擾，簡化了操作過程的無人機慣性導航單元的自動校準裝置及校準方法。

一種無人機慣性導航單元的自動校準裝置，包括與計算機軟件上位機通信的編碼器，編碼器的輸出端與步進電機相連；所述步進電機通過彈性聯軸節與蝸桿連接；所述蝸桿旋轉控制帶動渦輪旋轉；所述渦輪上方搭建旋轉平臺；所示旋轉平臺內嵌固定夾具；計算機軟件上位機通過通信適配器將校準系數傳輸至慣性導航單元的存儲器中。

基于本發明的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；