📄 imu静态模型确定与参数验证研究 - 个人稿件-文章 - www_gotoread_com - 浏览网.htm
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target=_blank><B>《传感技术学报》季刊</A> 评语:</B> <SPAN
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class=gray12><B>摘要</B></SPAN><!-- google_ad_section_start -->
本文给出了IMU的静态模型，设计参数标定的多位置试验和速率试验，提出了模型参数确定方法，用模型误差分析和显著性检验方法验证了模型的准确性.
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<H4> 阅读全文</H4></TD>
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<TD class=text id=zoom1
style="TABLE-LAYOUT: fixed; FONT-SIZE: 1.4em; BACKGROUND: #f5fafe; WORD-BREAK: break-all; LINE-HEIGHT: 30px; WORD-WRAP: break-word">1引
言 <BR>IMU是捷联惯导系统中的关键设备，IMU的使用精度决定着捷联惯导系统的导航精度。特别是在捷联惯导系统中，IMU直接与运动载体固联，与平台惯导系统相比，承受着更猛烈的运动和冲击，产生更大的误差。因此，对IMU进行测漂定标，建立数学模型，然后对模型进行时实误差补偿是提高导航精度主要的方法，也是捷联惯导系统必不可少的。 <BR>2捷联惯性测量单元的静态模型 <BR> 本文研究的IMU是有三个挠性加速度计和三个光纤陀螺仪组成的惯性测量单元。陀螺仪用来敏感IMU三个轴的角速度，加速度计用来敏感三个轴的比力，通过6路脉冲输出，给出导航初始参数。在常温下，IMU静态数学模型为：
<BR>3标定试验 <BR>3.1速率试验 <BR>为标定陀螺仪的安装误差系数和标度因数，需要进行转动试验。转动试验利用转台产生三种方向的转动，每种运动只提供一个方向（x,y,z）的角速度，并且使其他两个方向的角速度为零。试验利用转台旋转产生速率，陀螺仪固定在转台上和转台一起转动，来敏感这一角速度，通过陀螺仪的输出来标定。速率试验采用同一位置正反转的方式，经过正反相减可以减小陀螺仪输出受到其他因数的影响，每次旋转一圈，即
，可以平均掉地球自转在水平面的分量，使之为零。试验步骤如下： <BR>1.将IMU
置于天东北位置，测量在给定时间（60秒），陀螺仪三个轴的输出； <BR>2.将IMU置于天东北位置，给定转台以
的角速度顺时针旋转2圈，记录时间和陀螺仪的三个轴的输出； <BR>3.将IMU
置于天东北位置，记录给定时间（60秒）内陀螺仪的输出； <BR>4.将IMU 置于北东天位置，给定转台以
的角速度逆时针旋转2圈，记录时间和陀螺仪的三个轴的输出； <BR>5.将IMU置于天东北位置，给定转台以 、
的角速度逆时顺时针旋转4、6圈，记录时间和陀螺仪的三个轴的输出； <BR>6.将IMU
置于东地北位置，重复步骤1—5； <BR>7.将IMU
置于北东地位置，重复步骤1—5；试验采集到的数据分别记为： <BR>3.2多位置试验 <BR>多位置试验的目的是充分利用参考信息，标定陀螺仪的常值漂移，与加速度计有关的一次项误差系数，以及加速度计的标度因数，安装误差和常值漂移。其基本原理是利用IMU在不同位置对
和 的敏感不同而标定各个系数。本试验采用给定
秒内角速度计和陀螺仪在各个轴上的输出脉冲数来标定，由于标定系数较多，采用多位置的16位置标定方法进行标定实现。16位置的选取如下：天东北，天南东，天西南，天北西；东地北，南地东，西地南，北地西；北东地，东南地，南西地，西北地；地北东，地东南，地南西，地西北。得到的数据分别为：
，
。 <BR>陀螺仪零漂和与加速度计一次项有关的系数确定如下： <BR>量测方程为 <BR>4模型的验证与分析 <BR>4.1误差分析 <BR>通过IMU采集另外一组试验数据验证模型的合理性和检验模型的误差。将IMU放置在水平转台的任一位置测量，
通过累积绝对误差，可以分析：陀螺仪Z轴的误差绝对值累积值最大，在60秒内达到0.5 ，加速度计输出在Y轴方向最大，在60秒内约达到0.08
，通过分析，可以得出加速度计的误差低于陀螺仪误差，这说明加速度计参数估计比陀螺仪更合理。总体来说，整体模型具有一定的合理性。 <BR>4.2模型参数的显著性检验 <BR>
首先检验模型各个参数是否与输出有显著线性关系。 <BR>对于多元回归模型
<BR>构造检验统计量 ，其中 为回归平方和， 为残差平方和。 <BR>对于给定的显著水平 可查表得到
，对给出的回归观测值可计算得到 的数值 ，若 ，则认为因变量Y与自变量
，之间确定有线性关系。具体证明详见文献【5】。 <BR>计算得到回归模型（1－6）的F检验量的数值f为：12.311，37.72，42.701，1555000，387830，839250。对于给定显著水平
＝0.1，
是成立的。这说明，给定一定的检验水平，回归模型与各个参数之间确有线性关系。 <BR>
其次，检验模型各个参数是否对模型有影响显著作用。 <BR>5结论 <BR>本文给出了IMU数学模型，设计了多位置试验和速率试验，根据试验数据标定了模型参数，对模型参数进行了误差分析和显著性检验。结果表明模型参数是显著性回归的，模型参数是合理性的。 <BR> <BR>
<BR> <BR><BR><BR></TD>
<TD> </TD></TR>
<TR>
<TD> </TD>
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colSpan=2><BR>备注:<BR>公式不能粘贴上去,所以只是部分论文,完整的在附件中 </TD>
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<TD><B>本文章所配附件:</B> </TD></TR>
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<TD align=left bgColor=#e5f2fa height=30> 我来说两句 </TD></TR></TBODY></TABLE>
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