惯性导航原理(八)-IMU的标定
时间:2023-04-19 15:37:00
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
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