[發明專利]一種IMU測量基準的標定方法有效
| 申請號： | 201811479575.0 | 申請日： | 2018-12-05 |
| 公開（公告）號： | CN109470272B | 公開（公告）日： | 2020-11-03 |
| 發明（設計）人： | 遠國勤;丁亞林;鄭麗娜;孫建軍;張壯 | 申請（專利權）人： | 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 |
| 主分類號： | G01C25/00 | 分類號： | G01C25/00 |
| 代理公司： | 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316 | 代理人： | 曹衛良 |
| 地址： | 130033 吉林省長春*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 imu 測量 基準 標定 方法 | ||
本發明涉及慣性坐標系內姿態測量領域，具體涉及一種IMU測量基準的標定方法，該方法首先架設POS系統設備的標定環境，將POS系統設備置于標定環境中并記錄POS系統設備在標定環境內靜止時輸出的位置姿態，通過標定環境中的經緯儀測量基準鏡在慣性空間坐標系的位置姿態，再將基準鏡在慣性空間坐標系的位置姿態與POS系統設備在標定環境內靜止時輸出的位置姿態做聯合計算，得到基準鏡在慣性空間坐標系與POS系統設備測量基準坐標系之間的轉換關系，通過光學傳遞方法實現了POS系統設備可視化測量基準的精密標定，為POS系統設備的使用提供了極大的方便。
技術領域
本發明涉及慣性坐標系內姿態測量領域，具體而言，涉及一種IMU測量基準的標定方法。
背景技術
Position and Orientation System簡稱POS，是一種慣性空間測量系統，由衛星導航GPS單元、慣性測量單元IMU、POS計算機等構成。衛星導航GPS單元獲取位置參數，慣性測量單元IMU測定姿態參數，POS計算機對IMU、GPS獲取的數據進行聯合后處理獲得高精度的測量數據，實現對載體的速度、姿態、位置等數據的測量。POS應用范圍十分的廣泛，例如在航空測量領域，POS系統可實時獲取航測相機的速度、位置、姿態等，為航空相機精確的像移補償及高精度定位測繪提供必要的速度、高度、位置、姿態等信息。
POS使用時一般將IMU與被測量物體剛性相連，由于IMU測量基準與被測物體之間存在著角度差，即偏心角，導致IMU直接測量的姿態角不能直接視為待測物體的姿態。如圖1所示，圖中被測量物體為航測相機，其坐標系為OC-XCYCZC，其中ZC軸為光軸，YC軸為探測器長方向。而IMU測量基準為OP-XPYPZP，可以看出IMU測量坐標系與航測相機坐標系之間具有偏心角，不能簡單的把IMU獲取的姿態數據視為航測相機的姿態，需要對IMU的測量基準與待測物體坐標系間的偏心角進行標定，而標定的前提條件就是首先要得到IMU的測量基準坐標系OP-XPYPZP，而POS在出廠時不提供可視的測量基準坐標系，為使用帶來了很多不便。
發明內容
本發明實施例提供了一種IMU測量基準的標定方法，在POS系統設備中對慣性測量單元IMU的測量基準進行標定，至少解決現有POS系統設備在出廠時不提供可視的測量基準坐標系的技術問題。
根據本發明的實施例，提供了一種IMU測量基準的標定方法，包括以下步驟：
將基準鏡、慣性測量單元IMU與衛星導航GPS單元連接成POS系統設備；
架設POS系統設備的標定環境，將POS系統設備置于標定環境中并記錄POS系統設備在標定環境內靜止時輸出的位置姿態；
通過標定環境中的經緯儀測量基準鏡在慣性空間坐標系的位置姿態；
將基準鏡在慣性空間坐標系的位置姿態與POS系統設備在標定環境內靜止時輸出的位置姿態做聯合計算，得到基準鏡在慣性空間坐標系與POS系統設備測量基準坐標系之間的轉換關系。
進一步地，架設POS系統設備的標定環境包括：
架設陀螺全站儀，調平并進行尋北；
架設經緯儀，并進行調平；
將陀螺全站儀與經緯儀進行互瞄，將陀螺全站儀在慣性空間的坐標系傳遞至經緯儀坐標系中。
進一步地，方法具體包括以下步驟：
a.將基準鏡、慣性測量單元IMU與衛星導航GPS單元連接成POS系統設備；
c.在標定環境中架設陀螺全站儀，調平并進行尋北；
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