1.一种mems惯性测量单元系统级批量标定方法,其特征在于,包括以下步骤:
s1、将基准惯组安装在三轴转台中心,被测惯组安装在基准惯组四周,使基准惯组质心位于内框中心且轴向与三轴转台旋转轴重合;
s2、连接测试设备,给惯组供电并且预热,同时采集基准惯组与被测惯组陀螺仪和加速度计的输出,待测试设备、基准惯组与被测惯组完成初始化;
s3、建立mems惯性测量单元的误差模型;
s4、按照预定设计的标定路径对三轴转台进行规定路径编排,在三轴转台运动过程中采集基准惯组和被测惯组的数据,进行包括导航解算在内的离线处理;
s5、以被测惯组共12个量做卡尔曼滤波器状态量,建立状态方程;
s6、以基准惯组的导航参数做基准,对基准惯组和被测惯组的姿态角、速度做差看作被测惯组的姿态误差、速度误差,三轴姿态误差和三轴速度误差共6个值作为卡尔曼滤波器观测量,建立观测方程;
s7、利用卡尔曼滤波进行迭代估计,得到被测惯组陀螺仪加速度计零偏;
s8、将基准惯组的加速度计输出看作是实际的加速度,陀螺仪输出看作实际的角速率,通过最小二乘法分离标度因数和安装误差参数。
2.根据权利要求1所述的mems惯性测量单元系统级批量标定方法,其特征在于,所述s1中初始对准过程中以基准惯组的自身坐标系为参考坐标系,对被测惯组进行初始对准,即基准惯组与被测惯组之间的状态转移矩阵无限趋近于单位阵。
3.根据权利要求1所述的mems惯性测量单元系统级批量标定方法,其特征在于,所述s3中的误差模型包括陀螺仪误差模型,加速度计误差模型,姿态误差模型,速度误差模型以及位置误差模型,具体如下:
陀螺仪忽略随机干扰,陀螺仪误差模型为:
加速度计忽略二次项误差,加速度计误差模型为:
姿态误差模型:
速度误差模型:
位置误差模型:
4.根据权利要求1所述的mems惯性测量单元系统级批量标定方法,其特征在于,所述s4中应进一步同时对主、从惯组进行导航解算,具体步骤如下:
s4.1、姿态解算:以q=[1000]做初始四元数;采用龙格-库塔法进行四元数微分方程的迭代以更新四元数;通过更新后的四元数按照下式求得姿态角和姿态矩阵
s4.2、速度解算:速度更新微分方程为:
其中,
s4.3、位置解算:通过旋转矢量法求解当前的位置矩阵
导航解算后,得到基准惯组和被测惯组各自的12个导航参数,即三轴姿态角:俯仰角θ,横滚角γ,航向角ψ,三轴速度:东向速度ve,北向速度vn,天向速度vu,三个位置参数:纬度l,经度λ,海拔高度h。
5.根据权利要求1所述的mems惯性测量单元系统级批量标定方法,其特征在于,所述s5中状态量包括陀螺仪三轴零偏(εx,εy,εz)、加速度计三轴零偏(▽x,▽y,▽z)、姿态误差(δθ,δγ,δψ)、速度误差(δve,δvn,δvu)、位置误差(δl,δλ,δh);
建立状态方程x=fx+gw,其中
状态量:xt=[δveδvnδvuφeφnφuεxεyεzδaxδayδaz];
控制量:wt=[wgxwgγwgzwaxwaywaz000000];
状态转移矩阵:
f3=06×12;
控制矩阵:
6.根据权利要求1所述的mems惯性测量单元系统级批量标定方法,其特征在于,所述s6中观测量包括姿态误差(δθ,δγ,δψ),速度误差(δve,δvn,δvu),分别由主惯组姿态减子惯组姿态,主惯组速度减子惯组速度得到;
建立的观测方程z=hx+v,其中:
观测量:z=[δveδvnδvuδlδλδh]t;
观测矩阵:
7.根据权利要求1所述的mems惯性测量单元系统级批量标定方法,其特征在于,所述s7具体步骤如下:
s7.1、根据状态转移矩阵得到噪声协方差矩阵的传递方程:pk=fkpk-1fkt+q;
s7.2、根据当前时刻的噪声协方差矩阵以及观测矩阵求当前的卡尔曼增益k:
s7.3、根据当前时刻的卡尔曼滤波增益对下一时刻的状态量进行最优估计:
s7.4、同时更新噪声协方差矩阵
s7.5、在完成三轴转台的转动过程后,得到卡尔曼滤波迭代估计后的状态量,取其中的陀螺仪加速度计零偏,即为标定结果。