[发明专利]标量域MEMS惯性系统标定方法

说明书

本发明涉及本发明公开了一种标量域MEMS惯性系统标定方法，解决了MEMS惯性导航系统简化误差参数标定的问题。本发明的主要步骤为：步骤一：建立表量化MEMS惯性导航系统传感器误差模型；步骤二：进行载体翻转运动，采集多个位置数据，完成MEMS加速度计标定有效数据获取；步骤三：进行载体转速运动，变化载体方位，完成MEMS陀螺仪标定数据获取；步骤四：利用迭代优化算法实现误差参数估计；步骤五：标量域标定姿态变化次数为M，若k＝M，则输出估计的误差参数，完成标定过程，若k＜M，表示标定过程未完成，则重复上述步骤二至步骤五，直至标定过程结束。

技术领域

本发明涉及MEMS，特别是涉及标量域MEMS惯性系统标定方法。

背景技术

当前MEMS微惯性系统正越来越多的被应用到军民及工业领域，其高性价比、低功耗特性越来越具有更加广阔的应用前景。由于MEMS惯性系统在测量精度、测量噪声等方面存在较大的缺陷，因此在实际使用过程中需要对其误差进行标定。当前常用的标定方法均需要可靠的外部参考设备，这往往不适合于低廉的MEMS惯性系统标定。同时，传统的标定过程通常会对惯性系统的二次误差项等参数进行标定，以提高系统测量精度。而在MEMS惯性系统中，由于传感器本身测量噪声较大，通常不需要标定到二次误差项，因此如何在没有高精度的外部参考设备条件下，实现惯性系同一次误差标定，消除主要误差，成为当前MEMS惯性系统误差标定的主要研究目标。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种标量域MEMS惯性系统标定方法，在对MEMS惯性系统误差建模的基础上，采用简化模型进行表示，并利用迭代优化计算方法实现误差参数的计算。

一种标量域MEMS惯性系统标定方法，包括：

建立标量域MEMS惯性导航系统传感器误差模型；

进行载体翻转运动，采集多个位置数据，完成MEMS加速度计标定有效数据获取；

进行载体转速运动，变化载体方位，完成MEMS陀螺仪标定数据获取；

利用迭代优化算法实现误差参数估计。

上述标量域MEMS惯性系统标定方法，本发明采用简化MEMS惯性系统误差模型，具有计算简便的优点；本发明设计标量域参数标定过程，结合迭代优化算法实现参数估计，具有高效简便的优点；本发明采用三轴旋转及矩阵分解算法，实现陀螺仪误差参数估计，具有计算简便、精确的优点。

在另外的一个实施例中，“建立标量域MEMS惯性导航系统传感器误差模型；”具体包括：

由MEMS加速度计量测模型可知：

u_a＝T_aS_a(y_a-b_a)

式中，u_a表示真实加速度；T_a表示轴向非正交矩阵；S_a表示比例因子矩阵；y_a表示加速度计测量加速度；b_a表示加速度零偏误差；

其中，轴向非正交矩阵T_a及比例因子矩阵S_a可以表示为：

式中，α_xy表示x轴和y轴之间的不正交误差角；α_zx表示z轴和x轴之间的不正交误差角；α_zy表示z轴和y轴之间的不正交误差角；

由陀螺仪量测模型可知：