[發明專利]一種慣性測量單元標定方法及裝置

在審

• 申請號: 202011306343.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112577518A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 白立建;李驪
• 申請（專利權）人: 北京華捷艾米科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張靜

1.一種慣性測量單元標定方法，其特征在于，包括：

確定磁力計誤差模型中的磁力計誤差系數，將確定所述磁力計誤差系數后得到的磁力計誤差模型，作為磁力計誤差補償模型；

在所述磁力計誤差補償模型的約束下，確定加速度計誤差模型中的加速度計誤差系數，將確定所述加速度誤差系數后得到的加速度計誤差模型，作為加速度計誤差補償模型；

基于陀螺約束條件、視覺約束條件及所述磁力計誤差補償模型，確定陀螺誤差模型中的陀螺誤差系數，將確定所述陀螺誤差系數后得到的陀螺誤差模型，作為陀螺誤差補償模型。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述磁力計誤差補償模型的約束下，確定加速度計誤差模型中的加速度計誤差系數，包括：

確定重力加速度在導航坐標系下的表示關系式為gⁿ＝[0 0 G]^T，及確定所述重力加速度在載體坐標系下的表示關系式為g^b＝[a_x a_y a_z]^T，g_n表示導航坐標系下的重力加速度，G表示重力；

獲取地磁場在所述導航坐標系下的分量，表示為及利用所述磁力計誤差補償模型對所述磁力計在所述載體坐標系下測量的值進行誤差補償后得到的真值

根據加速度計誤差模型及及及姿態角計算關系式得到其中，表示姿態角；

對進行求解，得到加速度計誤差系數a_x0、a_y0、a_z0、K_ax、K_ay、K_az，及四元數q₀、q₁、q₂、q₃。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

將所述四元數q₀、q₁、q₂、q₃，代入所述姿態角計算關系式得到姿態角。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對進行求解，包括：

設定零偏初始值為a_x0＝0、a_y0＝0、a_z0＝0，及標度因子初始值為K_ax＝1、K_ay＝1、K_az＝1；

根據所述加速度計測量的加速度信息及水平姿態角計算關系式計算俯仰角θ及橫滾角γ；

將所述俯仰角θ及所述橫滾角γ代入航向角計算關系式計算出航向角

將所述俯仰角θ、所述橫滾角γ及所述航向角代入四元數計算關系式得到四元數初始值；

基于所述零偏初始值為a_x0＝0、a_y0＝0、a_z0＝0，及標度因子初始值為K_ax＝1、K_ay＝1、K_az＝1，及所述四元數初始值，對所述進行迭代計算。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于陀螺約束條件、視覺約束條件及所述磁力計誤差補償模型，確定陀螺誤差模型中的陀螺誤差系數，包括：

通過SFM技術，確定視覺滑動窗口中連續兩個關鍵幀b_k和b_k+1的IMU坐標系相對于相機坐標系的旋轉和并利用計算兩個所述關鍵幀之間的相對旋轉約束，表示兩個所述關鍵幀之間的相對旋轉約束；

通過陀螺數據積分獲得兩個所述關鍵幀之間的相對旋轉約束并根據利用所述磁力計誤差補償模型對所述磁力計在所述載體坐標系下測量的值進行誤差補償后得到的真值及計算兩個所述關鍵幀在不同時刻的姿態角，所述表示姿態角；

基于兩個所述關鍵幀在不同時刻的姿態角，計算姿態變化，將所述姿態變化作為相對旋轉約束

基于陀螺儀標定的目標函數計算所述陀螺誤差模型的零偏及標定因數；

其中，所述陀螺儀標定的目標函數的約束條件為