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一种数据融合车载捷联惯导系统在线标定方法
Kama i e su e o d v n h ro swe e a ay e o e c ir t n h e o s r ain d t n a ia in l n f trwa s d t r e a d t e e r r n ls d f rt a b a i .T b e v t aa a d n v g t l i h l o o o
般的实验室分立标定方法 主要是 多位 置标定法 , 但
是只能在条件 严格 的 室 内进行 , 要 高精度 多轴 转 台等 条 需
件, 需要拆卸 、 安装或进 行旋 转变换 , 很难 适应车载惯 导的机 动在 线标定特性。系统 级标 定法用 陀螺仪 和加速 度计原 始 输出进行导航定位姿态解算 , 导航结果作 为观测量进行误 差
p ns to smuc te ha f r . Th pp o c n t s p p rha o a tc lt n n i e n u d n e e ai n i h betrt n beo e e a r a h i hi a e s s me pr ciaiy a d e gne r g g i a c . i
d t e e a ay e n h e u t h w t a ,w ti e ti i ,s se e o sc n g a u l o v r e c ivn a a w r n lz d a d t e r s l s o h t i n a c r n tme y tm r r a rd al c n eg ,a h e ig s h a y t e o l e c l r t n r s lsw t o t e v fte i e t l y tm.T e p e i o ft en v g t n o t u sat r o h n i a i a i e u t i u mo a o n r a s n b o h r l h i s e h r cs n o a i ai u p t f n— i h o ec
6= 一 + 。 + ) 2 ̄ ( c 南 +VN 机 2s I N }
n +
矩阵和安装误差阵 , 具体表示 同陀螺的误差设置 为加 速度 计机体 系实 际输 出值 。
22 组 合 系统 系统 误 差 方 程 .
文 中导航 系为东北 天地理 系 , 体坐 标 系为右 前 上 xz 机 y
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() 1
+
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其 中
[
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]为 陀 螺 常 值 漂 移 ,
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k k ]为 陀 螺 的 刻 度 因 子 误 差 矩 阵 , Mg=
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KEYW ORDS: y t mai ai rt n;On ie c l r t n S se t c b a i c l o l a i ai ;E tn e l n f tr I / S ne r td s se n b o xe d d Kama i e ;S NS GN S i tg ae y t m l
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误 差 系数 会 发 生很 大 的 改 变 , 要 进 行 重 新 标 定 … 。 需
一
里程仪和惯性器件对 陀螺和加 速度计 的部分 7项误 差进 行 了标定 ; 文献 [ ] 3 设计 对比了 6种车载激励方式 , 用最 小二乘 算法实现加速度计和陀螺 的不开箱标定 , 并给 出总体 输出补 偿结果 。 为 了解决带车载 条件下对 加速 度计 和陀螺 的误差 参数
角。 为 加 速 度 计 的 1 项 误 差 参 数 , 体 含 义 参 考 中陀 2 具
一 一 ( s 2 i n +
r 0 mx g] g mx y z
l g 0 mz 陀螺的安装误差阵, 为陀螺仪输 y g mx y
L m mz g 0 J y
一
出值 。 同样 , 虑 加 速 度 计 的误 差 输 出 方 程 表 示 如 下 : 考
_
X3= 【 Ⅱ 。V V,
置 包括系统 的东 向 、 向 、 向平 台误 差 角 , 向北 向 北 天 东
天向速度误差 , 度纬 度和 高度 位置 误差 。 经
包 括 陀螺仪
的l 2项误差参数 , 分别 为陀螺仪 、、 轴 的零偏漂移 , y y _z 、 、
轴刻度 系数 , 轴 、 轴 、 轴 、 轴 、 轴 、 轴 安装 误 差
ABS RACT : h ai r t n o e i u a n r a q ime t w to t rc s u —tb e wa e e rh d i hs p — T T e c b ai f h c lri e t l u p n s i u e ie t r l o v i e h p n a l s r s a c e n t i a pr e .Wi r ,s ae f co r r ,i salt n e r r o y o n c ee o tr x e d d i t h lma l r t di h t f c a t rer s n t ai ro s f r sa d a c lr me e e t n e no t e Ka n f t ,a l o l o g s i e me h d u i g s e d p st n at u e e o s o tg ae I &G S a b e v t n wa r p s d T e o e o p t o s p e / o i o / t t d r r fi e r td S NS NS s o s r ai s p o o e . h p n lo n i i n o
标 定 。本 文 研 究 了一 种 基 于 数 据 融 合 的 车 载 捷 联 惯 导 系 统
级 在线标定 方法 , 立 了包 含陀 螺和 加 速度计 刻 度 因子误 建 差、 安装误差 、 零漂零偏等状态量 的 K m n滤波模型 。仿真 l a a 结果表明 , 经过合适的标定路径设计 , 该方 法能有效 地标定 出激光陀螺 I MU的各项误差参 数。
H i U Qa n—qa , E G Qn in Z N ig—h a S N u i , HE i a u , O G G o—f C N We —n n
( ai t nR sa hC ne o N ni nv f e n u c N vg i eer etr f aj gU i ao c n .o r ats& At nui , aj gJ ns 10 6 hn ) A o i s oat s N ni i gu2 0 1 ,C ia r c n a
坐标 系 , 为实现对本文 研究 的陀螺 和加 速度计 标度 因素 、 安
装误差 和零偏漂移 等误差 的估计 和补偿 , 上述参数 扩充进 将
卡尔 曼 滤 波器 的 状 态 量 中 。本 文 选 取 的 卡 尔 曼 滤 波 器 状 态 量如 下 , 3 共 3维 。
X=【
X。 [ =
中图 分 类 号 : 66 V 6 .1 文 献 标 识 码 : B
S se tc Ca i r t n f rVe iu a I y tm y t ma i l a i o h c l r S NS S se b o
Ba e n Da a Fu i n s d o t so
摘要 : 研究捷联惯导系统标定准确性 问题 , 在没有精密转台等辅助仪器环境下 , 长时间放置车载惯导标定 , 在扩充陀螺 和 存 加速度计零偏 、 刻度 因素 、 安装误差等 问题 , 为解决上述问题 , 提出了一种利用惯性/ 卫星的速度 、 位置 、 姿态会组合 观测量 的 方法 , 采用开环滤波对惯性器件 进行 系统级 的估计和补偿。利 用可观测性和导航仿真数据进行分析 , 仿真结果表明 , 在一 定 时间内惯性器件误差逐步收敛 , 初步实现了在线/ 无需拆卸的惯性器件误差标定 。补偿后性能较补偿前有明显的提高 , 改进 方法具有一定 的理论 和工程参考价值。 关键词 : 系统级标定 ; 在线标定 ; 扩充卡尔曼 ; 惯性/ 卫星全姿态组合
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【 2C2 2】 V V V ] C 2 3 [ y , C
V:V +K +M 。 J 其 中, 。 V 刻度 因子误 差
收稿 日期 :0 1—0 2 1 9—1 修回 日期 :0 1—1 3 21 0—1 9
2 系统建 模
下面首先对 惯性 I MU中的陀螺和加速度计 的误差模 型 进行建模 , 继而建立 系统误差状态方程和量测方程。
2 1 惯性 器件 误 差 标 定 模 型 .
实 际安装过程 中由于机械加工及 装配工艺 的限制 , 速 加 度计和陀螺仪 的三轴与机体坐标 系存 在安装误差 , 此外还 存 在加速度计和 陀螺 的刻度误差 、 漂移等参数 误差 。需通过 标
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综合考虑激光 陀螺及加速度计常值漂 移 、 度系数误 差 刻
与 安 装 误 差 , 光 陀 螺惯 性 测 量 单 元 中 陀 螺 的输 出 误 差 方 程 激 可 表 示 为 :
/t = to +M
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第 9 第8 2卷 期