[发明专利]惯性测量单元的标定方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种IMU的标定方法及装置，在不同放置状态及旋转状态下，分别获取IMU中各个单轴陀螺仪输出角速度数据；同时，在不同的放置状态下分别获取处于静止状态的各个单轴加速度计输出的加速度数据；然后，根据不同放置状态输出的数据特点，消除各项参数之间的相互影响，即实现各项参数的解耦，得到各项参数的真实值，因此，提高了IMU的标定精度。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种惯性测量单元的标定方法及装置。

背景技术

IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)包含三个单轴加速度计和三个单轴陀螺仪。三个单轴加速度计正交安装，用于分别测量三个轴方向的加速度信息；三个单轴陀螺仪正交安装，用于分别测量三个轴方向的角速度信息。测量物体在惯性空间中的角速度和加速度，并以此计算出物体的姿态。

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)IMU在导航领域得到的越来越广泛的应用。受各种因素影响，MEMS IMU放置一段时间后，其误差参数和惯性元件参数会发生变化，不能满足导航、制导的精度要求，因此必须定期对MEMS IMU的相应参数进行标定。

目前对MEMS IMU的各项参数分别进行单独标定，每个参数的标定都需要单独采集数据，然后进行标定。由于IMU的各项参数之间彼此影响，例如，零偏、比例因子和失准角之间相互影响。此种单独标定方式，不仅标定过程耗时较长，而且，各项参数彼此影响，此种标定方式不能消除或尽量减小各项参数之间的相互影响(即，各项参数不能解耦)，导致参数标定精度较低。

发明内容

本发明实施例中提供了一种惯性测量单元的标定方法及装置，以解决现有技术中的惯性测量单元的参数标定精度低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种惯性测量单元IMU的标定方法，所述方法包括：

预设温度环境中，分别获取所述IMU内各个传感器在不同放置状态下的输出数据；

对于任一个所述传感器，利用所述传感器在不同放置状态下的输出数据消除零偏对比例因子的影响，得到所述传感器的失准角比例因子耦合项；利用所述失准角比例因子耦合项获得所述传感器对应的消除失准角后的比例因子；利用所述失准角比例因子耦合项及所述比例因子，得到所述传感器的失准角；利用所述比例因子和所述失准角，得到所述传感器的零偏；

利用不同预设温度下获得的各个所述传感器对应的比例因子和零偏，获得拟合系数；

将所述拟合系数代入所述IMU的预设输出模型中，得到所述IMU的标定输出模型。

可选地，所述放置状态包括：

Y轴正方向为重力加速度方向的第一状态、X轴正方向与重力加速度方向相反的第二状态、Z轴正方向与重力加速度方向相反的第三状态、由所述第二状态绕Z轴向旋转180°得到的第四状态、由所述第一状态绕X轴旋转180°得到的第五状态，以及，由所述第三状态绕Y轴向旋转180°得到的第六状态。

可选地，若所述传感器为单轴陀螺仪，则所述利用所述传感器在不同放置状态下的输出数据消除零偏对比例因子的影响，得到所述传感器的失准角比例因子耦合项，包括：

计算X轴作为旋转轴，所述单轴陀螺仪分别在正转状态和反转状态下输出的角速度数据的第一差值；根据所述第一差值、所述单轴陀螺仪的旋转速率及所述预设温度，得到所述单轴陀螺仪的第一失准角比例因子耦合项；

计算Y轴作为旋转轴，所述单轴陀螺仪分别在正转状态和反转状态下输出的角速度数据的第二差值；根据所述第二差值、所述单轴陀螺仪的旋转速率及所述预设温度，得到所述单轴陀螺仪的第二失准角比例因子耦合项；