[发明专利]一种离散解析与Kalman滤波结合的激光陀螺IMU标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离散解析与Kalman滤波结合的激光陀螺IMU标定方法，可以应用于精确标定位置姿态测量系统(Position and Or ientation System，POS)和惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)，以及INS／GPS(Global Position System，全球定位系统)组合导航系统的标定系数，提高导航解算的精度。 

背景技术

惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)是POS、INS、INS／GPS等惯性测量系统的核心部件，惯性测量系统是以牛顿力学定律为基础，利用IMU测量载体的线运动和角运动参数，在给定初始条件下，由计算机推算得到载体的位置速度姿态参数。它是一种自主式的位置速度姿态测量单元，完全依靠机载设备自主地完成测量任务，和外界不发生任何光、电联系，具有隐蔽性好，工作不受气象条件限制的优点，因此在航空、航天和航海领域得到广泛的使用。IMU主要由陀螺仪和加速度计等惯性测量组件构成，陀螺仪的精度很大程度上决定了IMU的测量精度。由于激光陀螺具有高动态、低成本、高可靠、性能价格比高的特点，在军用、民用方面被广泛应用。但在实际应用中，激光陀螺的闭锁效应严重影响了其测量精度，通常采用抖动偏频的方法消除闭锁效应。由于存在机械抖动部件，利用激光陀螺构成的IMU中通常采用减振装置，将IMU内部的高频抖动和外界隔离。 

IMU的标定系数是影响POS、INS、INS／GPS等导航系统精度的关键因素。但是在激光陀螺IMU中，由于减振装置采用橡胶材料，在IMU标定翻转的过程 中减振装置会因重力和外部输入角速度、加速度等而引起变形，从而导致标定精度的下降。此外，标定过程中陀螺和加速度计的随机漂移等随机误差也同样会引入标定误差。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：提高带减振装置的激光陀螺IMU标定精度，提供一种离散解析与Kalman滤波结合的激光陀螺IMU标定方法，该方法修正了因减振装置变形、陀螺和加速度计漂移等随机误差而引起的标定误差，提高了标定系数的精度，减小了导航解算的误差。 

本发明的技术解决方案为：一种离散解析与Kalman滤波结合的激光陀螺IMU标定方法，其特点在于包括下列步骤： 

步骤(1)、根据激光陀螺及加速度计的特性，建立激光陀螺IMU角速度和加速度通道的确定性误差模型，模型参数包括：x、y、z三轴陀螺输入角速度ω_x、ω_y、ω_z，三轴输出角速度G_x、G_y、G_z，三轴陀螺零偏G_bx、G_by、G_bz，三轴陀螺标度因数S_x、S_y、S_z，三轴陀螺随机误差δG_x、δG_y、δG_z，角速度通道的六个安装误差系数E_xy、E_xz、E_yx、E_yz、E_zx、E_zy；x、y、z三轴加速度计的输入加速度a_x、a_y、a_z，三轴加速度计的输出加速度A_x、A_y、A_z，三轴加速度计零偏A_bx、A_by、A_bz，三轴加速度计标度因数K_x、K_y、K_z，三轴加速度计随机误差δA_x、δA_y、δA_z，和加速度通道的六个安装误差系数M_xy、M_xz、M_yx、M_yz、M_zx、M_zy。