一种惯性测试平台校准用传递标准装置的制作方法

本发明属于惯性系统精度检校,具体涉及一种惯性测试平台校准用传递标准装置。

背景技术：

1、在现代工业和科学应用中，高精度位置姿态测量是至关重要的。无论是在航空航天领域、机器人技术、医疗设备还是虚拟现实等领域，准确地确定物体的位置和姿态都是实现任务目标的关键。传统的位置姿态测量方法通常使用惯性测量单元(imu)、全球定位系统(gps)、摄像头等设备，但这些方法在某些情况下可能存在精度不足、受环境影响大等问题。

2、为了克服传统方法的局限性，双轴旋转调制方法应运而生。该方法利用了物体在空间中的旋转特性，通过对物体的双轴旋转过程进行调制，实现对其位置和姿态的高精度测量。

3、双轴旋转调制方法具有很高的精度和稳定性，适用于各种环境条件下的位置姿态测量任务。它可以在无gps信号的情况下工作，对于需要高精度测量但受限于空间或环境条件的应用尤为重要。因此，该方法在航空航天、自动驾驶、工业制造等领域具有广泛的应用前景。

技术实现思路

1、本发明目的在于利用双轴旋转调制的方法来标校惯性器件精度，从而降低导航系统的位置、姿态以及位置误差，以此提高系统的导航精度，本发明提供了一种惯性测试平台校准用传递标准装置，该装置通过调制惯性测量单元的三个敏感轴(方位轴、俯仰轴和横滚轴)方向上的误差，从而提高惯性导航系统的精度。

2、本发明提供一种惯性测试平台校准用传递标准装置，其特征在于，该校准用传递标准装置包括：

3、坐标模块，用于设定坐标系；

4、测量模块，用于安装惯性测量单元；

5、设定模块，用于控制双轴转位机构按照64次序转位方案旋转；

6、解算模块，用于对旋转捷联惯导系统进行解算，得到捷联惯导系统的姿态角、速度以及位置。

7、优选的，所述坐标模块，用于设定坐标系，是根据捷联惯导系统的组成来设定的；捷联惯导系统由惯性测量单元和双轴旋转结构组成，惯性测量单元由3个加速度计和3个陀螺仪组成，设系统的载体坐标系为b系，双轴旋转坐标系为p系，惯性坐标系为i系，系统导航坐标系为n系，陀螺仪坐标系为g系，加速度计坐标系为a系，每个坐标系的三轴x轴、y轴和z轴相互垂直。

8、优选的，所述测量模块，用于安装惯性测量单元，双轴转位机构分为内轴和外轴，将惯性测量单元(imu)安装在双轴转位机构上，使得双轴旋转机构的外轴与惯性测量单元的y轴平行。

9、优选的，所述设定模块，用于控制双轴转位机构按照64次序转位方案旋转，根据旋转坐标轴,顺时针旋转称为负方向,而逆时针旋转称为正方向；转位机构的z轴和y轴转动过程分为三个阶段：匀加速阶段、匀速阶段和匀减速阶段。在匀加速阶段，初始速度为0°/s，转动角加速度为8°/s2，接着进入匀速阶段，转动速度为16°/s，最后是匀减速阶段，初始速度为16°/s，转动角加速度为8°/s2，每个次序完成后，转位机构会停留20s，具体方案表示为：

10、(1)绕z轴正转90°，停留20s；

11、(2)绕z轴正转90°，停留20s；

12、(3)绕y轴反转90°，停留20s；

13、(4)绕y轴反转90°，停留20s；

14、(5)绕z轴正转90°，停留20s；

15、(6)绕z轴正转90°，停留20s；

16、(7)绕y轴反转90°，停留20s；

17、(8)绕y轴反转90°，停留20s；

18、(9)绕y轴正转90°，停留20s；

19、(10)绕y轴正转90°，停留20s；

20、(11)绕z轴反转90°，停留20s；

21、(12)绕z轴反转90°，停留20s；

22、(13)绕y轴正转90°，停留20s；

23、(14)绕y轴正转90°，停留20s；

24、(15)绕z轴反转90°，停留20s；

25、(16)绕z轴反转90°，停留20s；

26、(17)绕z轴反转90°，停留20s；

27、(18)绕z轴反转90°，停留20s；

28、(19)绕y轴正转90°，停留20s；

29、(20)绕y轴正转90°，停留20s；

30、(21)绕z轴反转90°，停留20s；

31、(22)绕z轴反转90°，停留20s；

32、(23)绕y轴正转90°，停留20s；

33、(24)绕y轴正转90°，停留20s；

34、(25)绕y轴反转90°，停留20s；

35、(26)绕y轴反转90°，停留20s；

36、(27)绕z轴正转90°，停留20s；

37、(28)绕z轴正转90°，停留20s；

38、(29)绕y轴反转90°，停留20s；

39、(30)绕y轴反转90°，停留20s；

40、(31)绕z轴正转90°，停留20s；

41、(32)绕z轴正转90°，停留20s；

42、旋转次序(33)-(48)与(17)-(32)相同，旋转次序(49)-(64)与(1)-(16)相同，上述次序构成一个完整的64次序双轴旋转方案；

43、优选的，所述解算模块，用于对旋转捷联惯导系统进行解算，得到捷联惯导系统的姿态角、速度以及位置，具体步骤为：

44、首先，在旋转式捷联惯导中,惯性元件敏感到p系相对于i系的值,其信号输出为:

45、

46、式中，表示陀螺测量的角速度输入，表示加速度计测量的比力输入，ε和分别表示陀螺常漂和加速度计零偏，ηg和ηa分别表示陀螺随机漂移和加速度计随机漂移，分别表示陀螺和加速度计的安装误差，sg和sa分别代表陀螺和加速度计的刻度因素误差；

47、陀螺和加速度计的输出误差即为：

48、

49、式中，分别为陀螺仪和加速度计的输出误差；

50、则陀螺和加速度计的测量值从旋转系p变换到载体系b得：

51、

52、得到：

53、

54、式中，分别为陀螺仪和加速度计在载体系中的测量值，

55、β和α分别为内轴与外轴旋转角度；

56、通过周期性地旋转的方式改变参数调制的机制是将惯性元件原有的输出误差通过转动转化为与旋转相关的函数这样，在导航解算的过程中，这些误差会被平均掉，有助于减少系统错误的传播,从而提高导航准确性；

57、其次，捷联惯导系统的姿态矩阵为：

58、

59、再次，进行姿态更新得到捷联惯导系统的航向角ψ、俯仰角θ和横滚角γ为：

60、

61、最后，通过比力坐标变换得到：

62、

63、经过速度更新求得东向速度和北向速度经过位置更新得到经度λ和纬度l，利用得到的姿态、速度、位置信息得到系统的姿态误差、速度误差以及位置误差，以此来评估本发明对于提高导航系统精度的有效性。