一种imu标定系统的自检自校方法
【专利摘要】一种IMU标定系统的自检自校方法，能够实现IMU接口测试、IMU特性参数仿真和系统自检自校功能。该方法在数据传输板添加IMU模拟器功能，实现了IMU特性参数仿真，模拟IMU的实际输出信号。仿真信号从脉冲计数板产品端接口输入，进行IMU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机。上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。
【专利说明】—种IMU标定系统的自检自校方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种IMU标定系统的自检自校方法。目前，捷联惯性导航系统在军用机、民用机和导弹上广泛应用，惯性测量单元(IMU)作为捷联惯性导航系统的核心部件，决定了导航系统的性能。MU必须经过标定，对器件进行误差补偿，才能提高测量精度，所以IMU的标定是实际使用前的重要环节，直接影响着系统的导航精度。IMU成本高，易损坏，必须提高标定系统的可靠性，才能有效保护被测产品，顺利完成MU标定任务。因此，研究IMU标定系统的自检自校方法，提高IMU标定系统的可靠性，具有重要的实用价值。
【背景技术】
[0002]在捷联惯性导航系统中，MU的测量误差是影响惯性导航系统精度的重要因素。为了保证捷联惯性导航系统的导航精度，必须减小IMU的测量误差。由于高精度的MU成本较高，目前工程中大多利用MU标定系统对IMU进行标定，通过软件算法补偿的方式提高其测量精度。
[0003]现有的IMU标定系统虽然能够实现IMU标定，但是不具备自检自校功能，系统可靠性不高，系统故障可能导致标定不准确，甚至损坏被测产品。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有IMU标定系统可靠性不高、不能保护被测产品等问题，提出了一种操作简单、适应性较好、测试速度快的IMU标定系统自检自校方法。
[0005]本发明涉及一种MU标定系统的自检自校方法，MU标定系统的整体结构如图1所
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[0006]?脉冲计数板:产生陀螺同步信号SPl和加计同步信号RDA ;提供MU数据读写接口 ；对MU输出信号进行脉冲计数。
[0007]籲数据传输板:将脉冲计数板的数据传到上位机；产生IMU仿真信号。
[0008]?上位机:控制标定流程，完成IMU各误差项计算。
[0009]本发明在数据传输板添加IMU模拟器功能，产生IMU仿真信号，即6路陀螺和6路加计脉冲信号。IUM仿真信号包含了陀螺标度因数、安装误差、常值漂移、加计标度因数、安装误差和常值偏置等信息，能够最大程度模拟IMU的实际输出，实现了 IMU的特性参数仿真。
[0010]将IMU仿真信号从脉冲计数板产品端接口输入，进行IMU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机，上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。
[0011]1、MU 接口测试
[0012]数据传输板的FPGA芯片(10)中生成256字节的RAM，并在配置文件中写入初始值。根据IMU的数据读写时序关系，FPGA芯片(10)中编程实现256字节RAM的读写控制接口，模拟IMU的数据读写和存储。[0013]脉冲计数板将256字节的数据全部读出，然后经过数据传输板将256字节数据传回上位机，上位机软件比较读出的数据与数据传输板RAM中写入的初始值是否相同，完成MU接口测试。
[0014]2、MU特性参数仿真
[0015]数据传输板作为MU模拟器，在数据传输板的FPGA芯片(10)中编程实现12个脉冲信号发生器，产生MU仿真信号。IUM仿真信号包含了陀螺和加计的误差信息，信号频率由IMU特性计算得出，以便模拟IMU的真实信号。
[0016]陀螺脉冲信号频率满足
[0017]SPa=A ω +D (I)
[0018]式中:S=diag[SxSy SJ, Pa= [Pax Pay Pjτ, ω = [ωχ coy ωζ]τ, D= [Dx Dy Djτ,
"IMxy Μ:
A = MvxI Mir。
MzxMzy I _
[0019]其中，Pa为陀螺脉冲信号频率；S为陀螺仪标度因数;A为陀螺仪的安装误差矩阵；ω为输入陀螺敏感轴的角速度；D为陀螺的常值漂移。
[0020]加计脉冲信号频率满足
[0021]KP^Cf+B (2)
[0022]式中:K=diag[kxky kj, P1=EPlx Ply P1Jt, f=[fx fy fzY, B= [Bx By BjT,
[I ^ C;
C= C1, I Cyi。c' i
[0023]其中，P1为加计脉冲信号频率；K为加计标度因数；C为加计的安装误差矩阵；a为输入加计敏感轴的加速度为加计的常值偏置。
[0024]IMU模拟器能够模拟IMU在6个位置的信号。根据下边各位置的关系式，能够得到每个位置IMU的角速度ω和加速度f，进而根据式(I)和式⑵能够确定6个位置MU仿真信号的频率，实现IMU的特性参数仿真。
[0025]位置1:
=0
[0026]j = O()
ω_ =coiesinL + w
[0027]其中，L为纬度；ω。为地球自转角速度；(O1为转台输入角速度。
L = 0
[0028]< /r = O(4)
/: = S
[0029]位置2:
ωχ = O
[0030]<ω=0(、)
[ω = -(O1.sin L-
【权利要求】
1.一种IMU标定系统的自检自校方法，其特征在于: 本发明涉及一种MU标定系统的自检自校方法，MU标定系统的整体结构如图1所示。 ?脉冲计数板:产生陀螺同步信号SPl和加计同步信号RDA ;提供MU数据读写接口 ；对IMU输出信号进行脉冲计数。 籲数据传输板:将脉冲计数板的数据传到上位机；产生頂U仿真信号。 ?上位机:控制标定流程，完成MU各误差项计算。 本发明在数据传输板添加IMU模拟器功能，产生IMU仿真信号，即6路陀螺和6路加计脉冲信号。IUM仿真信号包含了陀螺标度因数、安装误差、常值漂移、加计标度因数、安装误差和常值偏置等信息，能够最大程度模拟IMU的实际输出，实现了 IMU的特性参数仿真。 将IMU仿真信号从脉冲计数板产品端接口输入，进行IMU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机，上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。 Cl) MU接口测试 数据传输板的FPGA芯片(10)中生成256字节的RAM，并在配置文件中写入初始值。根据IMU的数据读写时序关系，FPGA芯片(10)中编程实现256字节RAM的读写控制接口，模拟IMU的数据读写和存储。 脉冲计数板将256字节的数据全部读出，然后经过数据传输板将256字节数据传回上位机，上位机软件比较读出的数据与数据传输板RAM中写入的初始值是否相同，完成IMU接口测试。 (2)MU特性参数仿真 数据传输板作为IMU模拟器，在数据传输板的FPGA芯片(10)中编程实现12个脉冲信号发生器，产生MU仿真信号。IUM仿真信号包含了陀螺和加计的误差信息，信号频率由IMU特性计算得出，以便模拟IMU的真实信号。 陀螺脉冲信号频率满足 SPa=A ω +D (I)
式中:S=diag[Sx Sy SJ, Pa= [Pax Pay PJt, ω = [ωχ coy ωζ]τ, D= [Dx Dy DjT， [I Mw Mx；A = \M I M 。 VX1-
M2y I _ 其中，Pa为陀螺脉冲信号频率；s为陀螺仪标度因数；A为陀螺仪的安装误差矩阵；ω为输入陀螺敏感轴的角速度；D为陀螺的常值漂移。 加计脉冲信号频率满足 KP^Cf+B (2) 式中:K=diag[kx ky kj , Pi= [Pix Ply Plz]T，f=[fx fy fzV, B= [Bx By BjT, 「I Cxy c;C= Q I Ck。
1 _ 其中，P1为加计脉冲信号频率；1(为加计标度因数；(:为加计的安装误差矩阵；a为输入加计敏感轴的加速度；B为加计的常值偏置。 IMU模拟器能够模拟IMU在6个位置的信号。根据下边各位置的关系式，能够得到每个位置IMU的角速度ω和加速度f，进而根据式(I)和式⑵能够确定6个位置MU仿真信号的频率，实现IMU的特性参数仿真。 位置1:
2.根据权利要求1所述的一种IMU标定系统的自检自校方法，其特征在于，在数据传输板的FPGA芯片(10)中生成256字节的RAM，并在配置文件中写入初始值。根据IMU的数据读写时序关系，在FPGA芯片(10)中编程实现256字节RAM的读写控制接口，模拟IMU的数据读写和存储。将256字节的数据全部读出，上位机软件比较读出的数据与数据传输板RAM中写入的初始值是否相同，完成MU接口测试。
3.根据权利要求1所述的一种IMU标定系统的自检自校方法，其特征在于，在数据传输板添加IMU模拟器功能，产生IMU仿真信号，模拟IMU在6个位置的输出信号。IUM仿真信号包含了陀螺和加计的误差信息，信号频率由IMU特性计算得出，能够模拟IMU的真实信号，实现了 IMU的特性参数仿真。
4.根据权利要求1所述的一种IMU标定系统的自检自校方法，其特征在于，IMU仿真信号从脉冲计数板产品端接口输入，进行MU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机，上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。
【文档编号】G01C25/00GK103616037SQ201310653281
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】赵剡, 张烁, 吴发林, 李高亮, 张晓磊 申请人:北京航空航天大学