[发明专利]一种姿态检测系统标定方法

权利要求书

1.一种姿态检测系统标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据姿态检测系统中陀螺仪与加速度传感器误差特性，建立误差模型：

式中，N_grx为陀螺仪的脉冲输出，脉冲数/s；N_gx、N_gy、N_gz分别为加速度传感器在X轴、Y轴、Z轴的脉冲输出，脉冲数/s；D_fx为陀螺仪的常值漂移，脉冲数/s；S_grx为陀螺仪的标度因数，脉冲数/°；K_gx1、K_gx2、K_gy1、K_gy2、K_gz1，K_gz2为加速度传感器的安装误差系数，脉冲数/°；K_gx0、K_gy0、K_gz0为加速度传感器的偏值，脉冲数/S；S_gx、S_gy、S_gz为加速度传感器的标度因数，脉冲数/S/g；

步骤二、标定，包括位置标定和速率标定，位置标定设计6个位置对加速度传感器的误差系数进行标定，6个标定位置分别为令转台的X轴、Y轴、Z轴分别与地球坐标系的天、地重合的六个位置，让姿态检测系统依次处于6个位置，调整好转台后，连续记录一定时间T1内加速度传感器的脉冲输出；

速率标定，设计至少4个角速度对陀螺仪的误差系数进行标定，采集陀螺仪在4个角速度下且在一定时间T2内的脉冲输出，其中两个角速度分别为同一速率下的沿顺时针和逆时针的角速度，另两个角速度分别为另一相同速率下的沿顺时针和逆时针的角速度；

步骤三、解算

首先，利用步骤二的位置标定中获得的数据对加速度传感器误差系数进行解算，再利用下列公式(5)和(6)解算陀螺仪的误差系数：

式中，Ngx(2)、Ngx(3)、Ngx(4)、Ngx(5)为步骤二的位置标定中的除转台的X轴与地球坐标系的地、天重合外的4个位置下加速度计X轴脉冲输出，Ngrx+(1')、Ngrx-(2')、Ngrx+(3')、Ngrx-(4')为陀螺仪在4个角速度下的脉冲输出，且其中Ngrx+(1')、Ngrx-(2')为陀螺仪在同一速率的分别沿顺时针和逆时针的角速度下的的脉冲输出，Ngrx+(3')、Ngrx-(4')为陀螺仪在同一速率的分别沿顺时针和逆时针的角速度下的的脉冲输出。

2.一种根据权利要求1所述的姿态检测系统标定方法，其特征在于，步骤三中通过下列公式(2)、(3)、(4)对加速度传感器误差系数进行解算：

式中，Ngx(1)、Ngx(2)、Ngx(3)、Ngx(4)、Ngx(5)、Ngx(6)为步骤二的位置标定中的6个位置下加速度计X轴脉冲输出，Ngy(1)、Ngy(2)、Ngy(3)、Ngy(4)、Ngy(5)、Ngy(6)为步骤二的位置标定中的6个位置下加速度计Y轴脉冲输出，Ngz(1)、Ngz(2)、Ngz(3)、Ngz(4)、Ngz(5)、Ngz(6)为步骤二的位置标定中的6个位置下加速度计Z轴脉冲输出，Kgx0、Kgx1、Kgx2，Kgy0、Kgy1、Kgy2，Kgz0、Kgz1、Kgz2分别为加速度计X轴、Y轴、Z轴的误差系数。

3.一种根据权利要求1所述的姿态检测系统标定方法，其特征在于，步骤二中通过以下四组实验进行速率标定：实验1’、角速度60°/s，顺时针；实验2’、角速度-60°/s，逆时针；实验3’、角速度120°/s，顺时针；实验4’、角速度-120°/s，逆时针；另外，四组实验的T2均为12s。

4.一种根据权利要求1至3任一所述的姿态检测系统标定方法，其特征在于，还包括步骤四、补偿，通过速率标定解算的S_grx和D_fx，位置标定解算的S_gx，S_gy，S_gz，Kgx0,Kgx1,Kgx2，Kgy0,Kgy1,Kgy2，Kgz0,Kgz1,Kgz2，利用公式(1)补偿陀螺仪与加速度传感器的测量值。