锐单电子商城 , 一站式电子元器件采购平台!
  • 电话:400-990-0325

惯性导航原理(八)-IMU的标定

时间:2023-04-19 15:37:00 6法产传感器

文章目录

  • IMU的标定
    • 静态校准加速度计的两位置
    • 静态校准(续)加速度计的两位置法
    • 六位置法标定加速度计算法
  • 陀螺标定原理
  • 总结标定方法
  • 新的校准方法
  • 如何测试和校准一个新的IMU?

IMU的标定

可用参考源:

  • 加速度计: 地球重力
  • 陀螺仪: 地球自转或转台旋转

方法:

  • 静态测试两位置和六位置
  • 角速率测试

所需设备:

  • 转台
  • 立方体

静态校准加速度计的两位置

在这里插入图片描述
需要说明的是,以fup例如,根据比力方程,加速度计的敏感轴朝上,表示上述为正,f=a-g,在静止时,a=0,因此f=-g,由于g的方向是向下的,而前面有一个负号,因此f的方向就是向上的;同理,也能根据加速度计的测量模型列出朝下时候的测量值fdown,加速度计的零偏差和比例因子误差可以结合计算

静态校准(续)加速度计的两位置法

从下图示例可以看出,两位置法的静态校准具有一定的鲁棒性,即当加速度计轴偏移小角度时,对结果几乎没有影响

六位置法标定加速度计算法

六位置法标定算法由最小二乘解决


当然,有12种位置方法,即当
传感器没有理想的水平面时,可以有一个方向,镜像测量两次,平均作为该表面的最终测量值,以抵消放置表面倾斜引起的干扰

陀螺标定原理


说明上图中的公式:
1.在陀螺输出公式中,我们直接列出了平台角速度点与陀螺角速度点之间的关系,即平台旋转角度与陀螺输出角度之间的测量模型
2.Z轴投影中地球自转始终是正的
3.之所以列出一个角度公式,是因为工程原因,因为角度转盘非常便宜,精度高;为了达到所需的角速率,价格非常昂贵,所以直接考虑角速度的积分,即角度
4.正反转的积分时间必须保持相同,以抵消零偏差的影响

总结标定方法

校准的精度取决于参考坐标对准各轴的准确性
性。
需要一些专业设备(如
获得转台或规则立方体)IMU精确的姿态和旋
转角。
由于对专业设备的依赖,这些校准方法主要设计
用于实验室测试、制造商校准和高精度IMU的
标定。

新的校准方法

系统级标定

  • 不需要专业设备
  • 使用间接参考
  • 用于低端传感器
  • 现场校准和维护

如何测试和校准一个新的IMU

  • 首先检查功能是否正常
  • 静态测试: 稳定平台, Allan方差分析
  • 立方体: 校准加速度计(陀螺)
  • 单轴转台 立方体:
  • 多轴转台:
  • 温度试验箱:
  • 带试验箱的转台:
  • 其它工具: 分度头
锐单商城拥有海量元器件数据手册IC替代型号,打造电子元器件IC百科大全!

相关文章