惯性导航系统误差补偿技术研究范文

本站小编为你精心准备了惯性导航系统误差补偿技术研究参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

《应用科技杂志》2015年第一期

1新型冗余配置方案设计

本设计选用美国ADI公司的ADIS16405作为基本单元构成RIMU，ADIS16405是一款完整的三轴陀螺仪、磁力计与加速度计惯性检测系统，可提供校准的数字惯性检测，其传感器轴向示意图如图1所示。惯性传感器在各个轴上执行精密对准，并对失调和灵敏度进行校准。嵌入式控制器可以动态补偿对MEMS传感器的所有主要影响，因此能够在无需测试、电路或用户干预的情况下保证高度精确的传感器输出。取用三个IMU分别安装在正四面体两个侧面及底面上，构成RIMU的整体设计。底面中心处安放IMU＿1，两个侧面中心处分别安放IMU＿2、IMU＿3，为方便安装，IMU模块均固定在子电路板上。三个IMU通过排线方式与主电路板相连接，根据系统的使用需求，选用Altera公司的CycloneⅢ系列EP3C10E144A7芯片。RIMU整体设计图如图2。经过计算，此种冗余配置方式的角速率测量精度比传统的正交配置的测量精度提高了近2倍［4］。在保证角速率测量功能的前提下，该冗余配置方式共有455种测量工作模式来保证其故障容错性能，而且在惯性器件（陀螺或加表）发生故障后系统有足够多故障重构方案。为了提高RIMU的性能，需要对器件的误差进行标定。

2多余度IMU误差模型

2．1常值误差由n个惯性器件组成的RIMU，其常值误差引起的测量误差。

2．2标度因数误差标度因数误差引起的测量误差是由于惯性器件的真实标度因数与测试得到的标度因数不一致而造成的。

2．3安装误差安装误差引起的测量误差是由于各惯性器件在装配时与器件设计位置之间存在着安装误差引起的［7］。

2．4惯性器件误差模型通过上述分析得知，测量误差由常值误差、标度因数误差与安装误差组成。

3冗余标定算法研究

针对MEMS陀螺精度低敏感不到地球自转角速度的情况，利用实验室转台通过设定相应命令为其提供一定的角速率，采集系统输出数据，进行标定［9］。而加表则可通过敏感重力加速度G进行标定［10］。具体标定方法如表1所示。下面进行试验验证，针对该MEMS⁃IMU冗余惯性系统，标定试验具体步骤为：将该系统安装在转台上，以该系统底面安装的IMU的x、y、z轴所在方向为参考正交坐标轴，通过位置命令分别使x、y、z轴指天、指地，以一定的角速率ω0＝10°／s转动转台外框，分别采集并保存1s的陀螺和加表数据，经过仿真分析，表3给出了陀螺误差标定结果。试验表明，加表标定精度能达到2mG，而陀螺的标定精度为0．05°／s，可有效的进行误差补偿。

4结论

提出了一种新型冗余惯性测量单元，以子IMU作为基本组成单元，不同于以往以单个惯性器件为基本组成单元。该RIMU便于构造，易于维修，且成本较低，精度和可靠性较高。同时分析了该系统的误差模型，提出了一种冗余标定方法，并通过试验验证该标定方法简单可靠，并能有效进行误差补偿，标定精度较高，对实际的捷联惯性导航工程系统也有很好的参考价值。

作者：邵玉萍何昆鹏单位：哈尔滨工程大学自动化学院