：本發(fā)明涉及慣性導航系統(tǒng)領域，尤其是指一種三軸mems陀螺儀外場在線標定方法。

背景技術

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背景技術：

1、外場標定是將系統(tǒng)安裝在載體上進行的標定，相關研究表明，盡管陀螺儀在出廠前都已經(jīng)過精確的標定，由于傳感器工藝限制、供電電壓不穩(wěn)定、工作環(huán)境溫度變化等原因，傳感器工作一定時間后，通過實驗室標定出的各項誤差系數(shù)并不是固定不變的，包括陀螺儀的常值誤差、標度因數(shù)誤差、安裝誤差等。這些參數(shù)隨著系統(tǒng)使用或存放時間的推移而變化。因此，通常需要對陀螺儀進行定期標定，在陀螺儀的使用現(xiàn)場對其進行各項誤差系數(shù)標定，不僅可以降低傳統(tǒng)標定方法對于高精度轉臺的依賴性，還能夠提高陀螺儀的使用精度。

2、傳統(tǒng)的陀螺儀外場標定方法通常根據(jù)陀螺儀靜止狀態(tài)下測得的地球自轉角速率進行標定，而對于低精度的mems陀螺儀而言，無法敏感地球自轉角速率，從而無法通過這一方法實現(xiàn)標定。因此，低精度陀螺儀的標定需要其他傳感器提供基準。由于mems-rimu中陀螺儀和加速度計一般都是成對安裝的，因此可以將標定后加速度計的矢量輸出作為基準標定陀螺儀。

3、文獻《a?robust?and?easy?to?implement?method?for?imu?calibrationwithout?external?equipments》提出了一種簡易的無轉臺陀螺儀的標定方法，通過四元數(shù)微分方程得到加速度計輸出和陀螺儀輸出的關系，需要將四元數(shù)轉化為姿態(tài)矩陣，數(shù)據(jù)處理難度較大。西安電子科技大學的李翔博士提出了一種基于加速度計參考的陀螺儀叉積(cross?produc,cp)標定方法，該方法通過分析加速度計輸出和陀螺儀輸出的關系建立標定模型，并通過最小二乘法估計陀螺儀的零偏和系數(shù)矩陣。但這一標定方法無法適用于在線標定，僅能將所有采樣點信息保存后用于離線標定。

4、急需一種三軸mems陀螺儀外場在線標定方法，有助于解決現(xiàn)有技術中缺乏一種能夠實現(xiàn)在線標定參數(shù)的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

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技術實現(xiàn)要素：

1、在一實施例中，本發(fā)明提供了一種三軸mems陀螺儀外場在線標定方法，根據(jù)陀螺儀的參數(shù)誤差模型及加速度計輸出模型通過無跡卡爾曼濾波算法，實現(xiàn)在線估計待標定參數(shù)，最終再通過補償模型標定陀螺儀得到角速度，有助于解決現(xiàn)有技術中缺乏一種能夠實現(xiàn)在線標定參數(shù)的技術問題。

2、所述三軸mems陀螺儀外場在線標定方法包括：

3、根據(jù)陀螺儀的參數(shù)誤差模型及加速度計輸出模型通過無跡卡爾曼濾波算法在線估計待標定參數(shù)；

4、根據(jù)所述待標定參數(shù)通過補償模型標定陀螺儀得到角速度。

5、在一實施例中，所述待標定參數(shù)包括零偏、標度因數(shù)誤差和安裝誤差。

6、在一實施例中，所述根據(jù)陀螺儀參數(shù)的誤差模型及加速度計算得到輸出模型前，該方法還包括：

7、建立陀螺儀參數(shù)誤差模型；

8、

9、其中，和為載體坐標系下載體的理論角速度，ωmx、ωmy和ωmz為陀螺儀實際輸出角速度，sxx、syy及szz為陀螺儀標度因數(shù)誤差，sxy、sxz、syx、syz、szx、szy為陀螺儀安裝誤差，bgx、bgy及bgz為陀螺儀零偏，βgx、βgy及βgz為陀螺儀噪聲。

10、在一實施例中，所述根據(jù)陀螺儀的參數(shù)誤差模型及加速度計算得到輸出模型步驟前，該方法還包括：

11、建立加速度計輸出模型；

12、

13、其中，為加速度計在載體坐標系下的實際輸出，為方向余弦矩陣的逆矩陣，為載體在地理系下的實際加速度，εa為加速度計噪聲；

14、對加速度計輸出模型兩邊求導；

15、

16、將方向余弦微分方程代入上述公式；

17、

18、其中，

19、將載體坐標系與地理坐標系下加速度轉換關系代入上式；

20、

21、將公式六等式兩端取二范數(shù)；

22、

23、在一實施例中，所述將公式六等式兩端取二范數(shù)步驟后，該方法還包括：

24、

25、在一實施例中，所述補償模型為

26、

27、其中，和為陀螺儀標定后的精確輸出，及為估計得到的陀螺儀標度因數(shù)誤差，為估計得到的陀螺儀安裝誤差，及為估計得到的陀螺儀零偏。

技術特征：

1.一種三軸mems陀螺儀外場在線標定方法，其特征在于，所述三軸mems陀螺儀外場在線標定方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的三軸mems陀螺儀外場在線標定方法，其特征在于，所述待標定參數(shù)包括零偏、標度因數(shù)誤差和安裝誤差。

3.根據(jù)權利要求2所述的三軸mems陀螺儀外場在線標定方法，所述根據(jù)陀螺儀參數(shù)的誤差模型及加速度計算得到輸出模型前，該方法還包括：

4.根據(jù)權利要求3所述的三軸mems陀螺儀外場在線標定方法，其特征在于，所述根據(jù)陀螺儀的參數(shù)誤差模型及加速度計算得到輸出模型步驟前，該方法還包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的三軸mems陀螺儀外場在線標定方法，其特征在于，所述將公式六等式兩端取二范數(shù)步驟后，該方法還包括：

6.根據(jù)權利要求5所述的三軸mems陀螺儀外場在線標定方法，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明提供了一種三軸MEMS陀螺儀外場在線標定方法，所述三軸MEMS陀螺儀外場在線標定方法包括根據(jù)陀螺儀的參數(shù)誤差模型及加速度計輸出模型通過無跡卡爾曼濾波算法在線估計待標定參數(shù)；根據(jù)所述待標定參數(shù)通過補償模型標定陀螺儀得到角速度。根據(jù)陀螺儀的參數(shù)誤差模型及加速度計輸出模型通過無跡卡爾曼濾波算法，實現(xiàn)在線估計待標定參數(shù)，最終再通過補償模型標定陀螺儀得到角速度，有助于解決現(xiàn)有技術中缺乏一種能夠實現(xiàn)在線標定參數(shù)的技術問題。

技術研發(fā)人員：劉萍,蔣鑫鑫,汪雅婷,尹宣紫,奚雅楠
受保護的技術使用者：中國艦船研究設計中心
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/29