[发明专利]惯性测量装置

说明书

设计成装载在承载载具上的惯性测量装置，包括：框架(40)，安装在该框架上以绕旋转轴线(Z)旋转的板(30)，安装在板(30)上并连接到电子控制单元(50)的第一惯性测量单元(1)，该电子控制单元连接到用于控制板(30)的旋转的马达，以及刚性地附连到框架(40)的第二惯性测量单元(2)。电子控制单元(50)设计成：‑从板(30)的初始固定角度位置开始，根据交替的周期性运动使板(30)旋转通过一圈，‑根据当板(30)静止时的第一惯性测量单元(1)的测量值以及当板(30)运动时的第二惯性测量单元(2)的测量值，计算承载载具的加速度，重构每个惯性测量单元的初始参考系并比较两个惯性参考系，以便确定它们之间的差异，并在计算加速度时考虑该差异。

技术领域

本发明涉及惯性测量领域，并且更具体地涉及用于安装在承载载具中以确定该载具的运动的惯性测量设备。载具可以是任何类型的陆上、空中或水上载具。

背景技术

最著名的惯性传感器是用于测量矢量大小的加速度计和用于测量角度大小的陀螺仪。最常用的陀螺仪是运动质量陀螺测速仪(gyromètre)，其特别地呈微机电系统(MEMS)的形式。

惯性测量单元通常包括布置在测量参考系上的三个陀螺测速仪和三个加速度计。加速度计测量比力矢量的分量，而陀螺仪确定该矢量在惯性参考系中的取向。比力矢量和重力场之间的差的计算提供了加速度，该加速度随后将被积分以提供导航数据。

众所周知，惯性测量单元提供了受误差影响的测量值，比如加速度计偏差、陀螺仪漂移和未对准误差，从而在确定垂直方向时会产生不精确性。

已知将惯性测量单元安装在由连接到电子单元的马达绕着基本竖直的轴线旋转的转台上，以便由电子单元控制，从而使惯性测量单元处于整圈中的多个位置。通过在这些不同位置使用测量单元的测量值，能够通过应用低通滤波来获得误差的平均值，从而使得能够提高竖直确定的精度。

然而，已经发现，当陀螺仪绕相对于陀螺仪的感测轴线基本偏移的轴线旋转时，陀螺仪表现出附加误差，该误差导致在陀螺仪运动期间的随机角度跳动。从长期来看，随机跳动的累积相当于具有非常低的频率分量的“随机游走”型故障。这种类型的故障无法通过低通滤波求平均值，因此它影响测量准确性。

发明内容

本发明的目的是提高惯性设备的精度。

为此，根据本发明，提供了一种惯性测量设备，将该惯性测量设备布置成由承载载具承载，该惯性测量设备包括：框架；转台，该转台安装在框架上以围绕正交于转台的表面的旋转轴线(Z)转动；以及第一惯性测量单元，该第一惯性测量单元安装在转台的所述表面上并且连接到电子控制单元，该电子控制单元连接至用于驱动转台以控制转台的旋转的马达，第一惯性测量单元包括布置在第一测量参考系(R1)的轴上的三个陀螺测速仪(20x、20y、20z)和三个加速度计(10x、10y、10z)；该设备的特征在于，它包括第二惯性测量单元，该第二惯性测量单元紧固到框架并且包括布置在第二测量参考系(R2)的轴上的三个陀螺测速仪和三个加速度计，并且其中，将电子控制单元布置成：

-从转台的固定初始角度位置开始，以对称的前进和返回运动使转台周期性地转动通过一圈，以使转台返回到固定初始位置，

-在预定时间段上，根据以下计算承载载具的加速度：

·在转台静止时第一惯性测量单元的加速度计和陀螺测速仪测量值，

·在转台移动时第二惯性测量单元的加速度计和陀螺测速仪测量值，

-在预定时间段期间，根据由所述惯性测量单元测量的陀螺测速仪测量值和加速度计测量值，为每个惯性测量单元重新构造惯性参考系，并比较两个惯性参考系，以确定在它们之间的取向差异，并在从使用第一惯性测量单元的陀螺测速仪测量值切换到使用第二惯性测量单元的陀螺测速仪测量值计算加速度时考虑该取向差异，反之亦然。