[發明專利]一種慣性測量單元陀螺位置補償方法

有效

• 申請號: 202011368932.3
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112683303B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 米秀秀;郇光周;王文麗;王夢楠;許晨光
• 申請（專利權）人: 西安航天三沃機電設備有限責任公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

1.一種慣性測量單元陀螺位置補償方法，其特征在于包括以下步驟：第一步：利用加計零偏計算方法和陀螺零偏計算方法對單個陀螺進行G敏感標定；

加計零偏計算方法見式(1)

式中：

j——順時針旋轉采樣組數；

Ab₀——加速度計零偏，g；

n——采樣點數；

Ai——加速度計輸出，g；

陀螺零偏計算方法見式(2)

式中：

j——順時針旋轉采樣組數；

E₀——陀螺儀零偏，°/s；

n——采樣點數；

G_i——陀螺儀輸出，°/s；

代入式(3)可得KX_G和BX_G：

WX＝WX_G+KX_G*AX+BX_G…………………(3)

其中WX_G為G敏感補償后的X軸陀螺輸出理論值，WX為補償前X軸陀螺輸出實測值，AX為X軸加速度輸出，KX_G為X軸G敏感參數，BX_G為X軸陀螺零偏；

同樣的方法帶入式(4)可得KY_G和BY_G：

WY＝WY_G+KY_G*AY+BY_G…………………(4)；

其中WY_G為G敏感補償后的Y軸陀螺輸出理論值，WY為補償前Y軸陀螺輸出實測值，AY為Y軸加速度輸出，KY_G為Y軸G敏感參數，BY_G為Y軸陀螺零偏；

同樣的方法帶入式(5)可得KZ_G和BZ_G：

WZ＝WZ_G+KZ_G*AZ+BZ_G…………………(5)；

其中WZ_G為G敏感補償后的Z軸陀螺輸出理論值，WZ為補償前Z軸陀螺輸出實測值，AZ為Z軸加速度輸出，KZ_G為Z軸G敏感參數，BZG為Z軸陀螺零偏；

第二步：對標定過G敏感的單個陀螺進行全量程標校；

做好測試準備，上電150s后，設置轉臺分別以0°/s、±1°/s、±3°/s、±5°/s、±10°/s、±20°/s、±50°/s、±60°/s、±100°/s、±150°/s速率轉動，每次數據采樣時間為30s，取平均值為當前狀態下的陀螺輸出；對19個值進行線性擬合可得擬合參數KX_N，BX_N，則有：

WXn＝KX_N*WX_G+BX_N…………………(6)

其中WXn為X軸陀螺的了理論值，KX_N為X軸陀螺的線性標度因數，WX_G為X軸陀螺的實測值經過G敏感標定后的計算值，BX_N為X軸陀螺的線性擬合零偏；

翻轉六面體工裝使得Y軸朝上，重復上述步驟，可得

WYn＝KY_N*WY_G+BY_N…………………(7)

其中WYn為Y軸陀螺的了理論值，KY_N為Y軸陀螺的線性標度因數，WY_G為Y軸陀螺的實測值經過G敏感標定后的計算值，BY_N為Y軸陀螺的線性擬合零偏；

翻轉六面體工裝使得Z軸朝上，重復上述步驟，可得

WZn＝KZ_N*WZ_G+BZ_N…………………(8)

其中WZn為Z軸陀螺的了理論值，KZ_N為Z軸陀螺的線性標度因數，WZ_G為Z軸陀螺的實測值經過G敏感標定后的計算值，BZ_N為Z軸陀螺的線性擬合零偏；

第三步：重復第一、第二步驟對三個陀螺分別進行處理；

第四步：使用單點解耦的方式，對三個陀螺進行陀螺之間的交叉解耦；

根據陀螺儀耦合誤差分析，陀螺耦合誤差模型如下

w＝E*W+B…………………(9)

其中，E為陀螺儀交叉耦合誤差矩陣；B為陀螺零偏矩陣，w為三個陀螺的實測值矩陣，W為陀螺解耦后理論值矩陣，令

G＝[1 W’]…………………(10)

對上式取轉置，上角標“’”表示矩陣的轉置，則有：

故：

Q′＝(G′G)^-1G′w′…………………(13)

根據實測w和已知理論值G即可計算得Q，故而可得B和E；

將得到的B、E帶入式(14)，即可得到解耦后的

這里WN為解耦前測試值；

翻轉六面體使得產品X軸向上，設置轉臺分別以±10°/s速率轉動，每次數據采樣時間為30s，取平均值為當前狀態下的陀螺的輸出；

翻轉六面體使得產品Y軸向上，重復上述步驟；

翻轉六面體使得產品Z軸向上，重復上述步驟；

將采集到的數據，根據式(13)和式(11)進行計算，得到陀螺儀交叉耦合誤差矩陣E，陀螺零偏矩陣B。