六余度配置MEMS-IMU误差标定

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1、第27卷第1期应用科学学报Vol.27No.12009年1月JOURNALOFAPPLIEDSCIENCES—ElectronicsandInformationEngineeringJan.2009文章编号:0255-8297(2009)01-0106-05ⷨおㅔ᡹六余度配置MEMS-IMU误差标定黄徽，刘建业，李荣冰南京航空航天大学导航研究中心，南京210016摘摘摘要要要:研究捷联惯性传感器多余度配置系统的标定.分析了多余度惯性传感器各参数的测量原理及算法关系，针对典型的非正交配置（六传感器正十二面体）的多余度惯性测量单元(IMU)，导出六位置转动标定方法，给出了计算误差模型参数的数学推

2、导过程，建立了余度MEMS-IMU误差模型的解析表达式.实验结果表明：该方法精度高，可有效估计出六余度MEMS-IMU的误差模型参数，提高惯导系统精度.关键词:误差补偿；余度配置；静态标定；惯性测量单元中图分类号:U666.13文献标志码:AErrorCalibrationforRedundancyCollocationofSixMEMS-IMUHUANGHui,LIUJian-ye,LIRong-bingNavigationResearchCenter,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,ChinaAbst

3、ract:Systemcalibrationtechniquesarediscussedforstrap-downredundantinertialmeasurementunits.Themeasuringprincipleandcalculationformulationareintroduced.Anewstaticcalibrationapproachisdiscussedfornon-orthogonalinertialsensorconfiguration,withwhichmodelparameterscanbecalculatedwithhighprecision.Theproc

4、edureofparametercalculationandthesolutionisgiven.Simulationresultsshowthatthenewapproachcanimprovenavigationprecision.Keywords:errorcompensation,redundantconfigurations,staticcalibration,inertialmeasurementunit(IMU)余度技术就是采用多余的器件提高系统的可靠性.误差为常规捷联惯导测量单元中，一般是把3个单自由度陀¢mb=B(1)螺和单轴加速度计的测量轴沿相互垂直的3个参考轴[1]式中，

5、B=[b1b2b3b4b5b6].配置.如果利用多个传感器对MEMS-IMU进行余度2)比例因子误差配置，将会大大增加系统的可靠性.为了提高MEMS-由于惯性器件的真实比例系数可能不一致而造成的IMU的性能，需要对器件的误差进行标定，得到惯性器测量误差称为比例因子误差.由比例因子误差引起的测件的各个误差参数值，并在实际导航解算中进行误差补[2-3]量误差为偿.¢mk=Km本文详细地分析了六余度惯性导航系统的误差参数K=Diag[k1k2k3¢¢¢kn]=原理，提出了六位置静态标定方法，给出了计算误差模23型参数的数学推导过程，完善了余度MEMS-IMU的解析k1¢¢¢0表达式.最后，进行了有

6、效的试验验证.67676k2¢¢¢076.71余度配置下MEMS-IMU的误差模型建立66...k3¢¢¢077(2)6....71)常值误差6....745由n个传感器组成的IMU，其常值偏差引起的测量000¢¢¢kn收稿日期:2008-06-10;修订日期:2008-10-21基金项目:国防科技预研基金(No.51416050301DZ0140)资助项目通信作者:刘建业，博士，教授，博导，研究方向:惯性技术、卫星定位、组合导航系统，E-mail:ljyac@nuaa.edu.cn第1期黄徽等:六余度配置MEMS-IMU误差标定10723式中，k1;k2;k3;¢¢¢;kn分别为n个惯性器

7、件的比例因子cosEl1sinAz1cosEl1cosAz10000067系数,Diag（）表示由括号内元素构成的n£n对角阵.66...773)非线性误差¡=6......745这种误差主要存在于加速度计的测量中，且与加速nnnnncosEl0cosAz0cosEl0cosAz0cosEl0度计输出的平方成正比23综上所述，考虑常值偏差、比例因子误差、非线性r1¢¢¢066..77误差和安装误差后的总测量误