一种低精度惯性测量单元的精确标定技术

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1、中国惯性技术学报JournalofChineseInertialTechnology文章编号：1005-6734(2007)01-0020-04一种低精度惯性测量单元的精确标定技术郭鹏飞任章I杨云春2(1.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100083；2.耐威时代科技有限公司，北京100070)摘要：低精度惯性测量单元的温度特性和非线性严重，为补偿光纤陀多速率的标定实验研究了光纤陀螺输出电压与温度、转速的关系，采用.光纤陀螺分段模型；为补偿MEMS加速度计的漫度擀性，通过高低温位输入加速度的关系，提出了加速度计分段模型•采用逐步线性回归对I乳

2、当温度从-30€到60£变化时，在土60(°)/s转速内角速度误差基本/ig.关键词：光纤陀螺；非线性；标度因数；加速度计；逐步线性医中图分类号：U666.1文献标识码：APrecision-calibrationforlowcostinertialmeasurementunitsGUOPeng-feiRENZhang1,YANGYun-chun2(1.SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering,BeijingUniversityofAeronautics&Astronautics,Beijing1

3、00083,China;2.NAVTechnologyCo.,Ltd,Beijing100070,China)Abstract:Toreducethenon-linearityandtemperaturedependencyoftheFiber-OpticsGyroscope(FOG)inlow-costIMU(inertialmeasurementunit),asectionmodeloftheFOGwasadvancedwhichcombinedthebiaswiththescalefactorofFOGafteranalyzingtherelatio

4、nshipamongtheFOGoutputvoltage,internaltemperatureandtheinputrotationrateviarotationtable.ToremovethetemperaturedependencyoftheMEMSaccelerometer,asectionmodeloftheaccelerometerwasdevelopedafteranalyzingtherelationshipamongtheaccelerometer'soutputvoltage,internaltemperatureandtheinp

5、utaccelerationviapositiontest.Thetwomodelsweresimplifiedwithstepwiselinearregression.Afterapplyingreal-timecompensation,theIMU'sangularvelocityprecisionisbeyond0.02(°)/sonthewholewithoperatingrangeof±60(°)/sanditsaccelerationprecisionisbeyond0.005gforthetemperaturerange^SOX?to60X?

6、).Keywords:fiber-opticsgyroscope;non-linearity;scalefactor;accelerometer;step-wiselinearregression由低精度光纤陀螺和MEMS加速度计构成的惯性测量单元、垂宜陀螺以及航向与姿态参考系统在军民领域有着很广泛的应用，如直升机、无人机、空空导弹、摄像稳定系统等。低精度光纤陀螺和MEMS加速度计的温度特性制约了其将度，目前工程实用的低精度惯性测量单元的标定技术，除了安装误差，主要考虑了温度对零位、标度因数的影响，如霍尼韦尔⑴，Crossbow121等公司釆用翻滚法，用曲

7、线拟合的方法进行补偿。然而，对于低梢度光纤陀螺，其标度因数非线性比较严重，必须同时考虑温度和转速变化对低精度光纤陀螺的彩响。同时，在多位置实验中，加速度计温度变化比较剧烈，采用多位置平均温度来拟合，势必会损失模型梢度。因此，设计工程适用的测试方案，深入研究影响低精度光纤陀螺和MEMS加速度计静态模型的因素，进一步改善其标定方法，对于提高惯性测运单元的性能有着很好的工程实用价值。本文针对耐威时代科技有限公司研发的NV-IMU200,其釆用了俄罗斯低精度光纤陀螺和MEMS加速度计，高低温下利用单轴速率转台进行标定，采用零偏和标度因数同时补偿的思想，并考虑温度、

8、转速的影响，建立了光纤陀螺工程实用的静态模型；将加表零位和比例因子