[發明專利]一種基于多IMU的誤差自標定方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 201811060473.5
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109827593B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 施壘;杜洪偉;呂韶清
• 申請（專利權）人: 廣東星輿科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 佛山幫專知識產權代理事務所(普通合伙) 44387
• 代理人: 顏德昊

本發明提供一種基于多IMU的誤差自標定方法、系統及存儲介質，包括步驟一：將n個IMU根據同屬性變量平行的原則進行正反面貼片，根據輸出變量將n個IMU所有誤差簡化為三類綜合誤差的參數誤差模型，基于統計信息對IMU輸出最大和最小的量進行剔除，對剔除粗差的IMU進行零偏誤差補償，補償方法為在輸出量中直接加上零偏誤差量，對補償后的零偏誤差值進行相同性質和方向的輸出求均值，輸出相應的加速度計、角速度和磁場強度。本發明解決低成本IMU在不標定條件下精度較低，每個模塊單獨標定成本較高的問題，通過自標定硬件和算法設計實現精度的提升。

技術領域

本發明涉及一種導航定位技術領域，尤其是指一種基于多IMU的誤差自標定方法、系統與存儲介質。

背景技術

伴隨無人駕駛技術的發展，對穩定可靠的高精度定位技術需求日益迫切，同時也對該技術的成本提出要求。在此條件下，基于低成本IMU的應用成為研究熱點，提高低成本IMU的精度是其中的核心技術之一。低成本IMU由于其各項誤差性能均顯著低于導航級IMU，因此在低成本IMU的工程應用須對每個IMU模組標定以提高其精度，能夠事先標定的主要誤差項包括：加計常值零偏、加計正交耦誤差各軸的線性系數誤差；陀螺儀角度隨機游走誤差；磁力計硬磁干擾、正交耦合誤差已經線性因數誤差。通常IMU標定需要專業設備和儀器進行單個器件的標定，且國內外完成標定的模組計產品通常價格較貴，模組價格是硬件成本的2-8倍以上，每個IMU都進行標定會大大增加使用成本，制約批量生產應用。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種基于多IMU的誤差自標定方法、系統及存儲介質，解決低成本IMU在不標定條件下精度較低，每個模塊單獨標定成本高的問題，通過自標定硬件和算法設計實現低成本標定，精度提升的目的，本專利提出的方法能夠提高IMU的精度10倍以上，因此,實現誤差自標定具有重要意義。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于多IMU的誤差自標定方法，包括步驟一：將n個IMU根據同屬性變量平行的原則進行正反面貼片，其中n為偶數，n＝2、4、6......32，每個IMU的XYZ軸的9軸輸出其中M表示測量值，b表示載體系，i表示IMU編號,ax、ay、az表示加速度計的三軸輸出變量，gx、gy、gz為陀螺儀的三軸輸出變量，mx、my、mz為磁力計的三軸輸出變量，所有IMU信息基于FPGA多SPI口的同步接口進行同步輸出；步驟二：根據IMU誤差簡化模型，IMU含有三類誤差，即零偏誤差、線性誤差和正交誤差，其中加速度計零偏差計算公式為

其中bias是零偏誤差量，bias.ax表示加速度計x軸的零偏，bias.ay表示加速度計y軸的零偏，bias.az表示加速度計z軸的零偏，imui表示編號為i的IMU，imui.x表示第i個MIU在坐標系X軸上的坐標值，而imui.y表示第i個MIU在坐標系y軸上的坐標值，imui.z表示第i個MIU在坐標系z軸上的坐標值，i＝1、2、3、4、5……n；

根據同樣的方式獲取陀螺儀零偏誤差量bias.gx、bias.gy、bias.gz；

根據同樣的方式獲取磁力計零偏誤差bias.mx、bias.my、bias.mz；

步驟三：基于統計信息對IMU輸出最大和最小的輸出量進行剔除；

步驟四：對剔除粗差的IMU進行零偏誤差補償，補償方法為在輸出量中直接加上步驟二計算得到的零偏誤差量，加速度計零偏誤差補償輸出值計算方法為，