利用伪观测取代精密转台的原地旋转调制寻北

针对传统的多位置(如四位置)及旋转调制寻北法所需精密转位机构(如转台)带来的体积、重量、功耗和成本问题,提出了一种不依赖于精密机械旋转装置的原地寻北方法。借助基于惯性的组合导航算法,并利用惯性测量单元原地旋转(手动或自动)时位置和速度变化范围有限这一假设作为伪观测,实现与四位置法精度和效率相当的寻北。因为对伪观测的使用不需精确已知每一时刻IMU相对于底座的角度,故可从本质上消除对精密角度或角速度测量装置的依赖。大量(近100组)实测实验表明,在采用0.5(°)/h的光纤惯导时可在4 min内达到优于1°(1 sigma)的寻北精度。因此,可在寻北精度和时间相当的条件下,大大降低传统寻北方法对系统的硬件要求,降低寻北成本。

MEMS惯性传感器误差简易标定方法

针对传统MEMS惯性传感器标定方法依赖于专业外界设备及复杂的标定流程的问题,提出一种基于IMU原地旋转的加速度计、陀螺仪零偏和标度因数同步估计的简易标定方法。简化惯性解算微分方程与误差模型,利用传感器误差与导航参数误差耦合的特性,仅依靠重力加速度为参考信息设计IMU旋转方法;并根据IMU原地旋转条件下速度、位置变化几乎为零的特征,结合惯性解算速度、位置信息设计伪观测量,构建卡尔曼滤波估计传感器误差;最后分别开展了转台模式和手持模式标定实验。实验结果表明,只需手持IMU作有效旋转即可在1min内得到收敛的MEMS加速度计、陀螺仪零偏和标度因数。