张睿哲,刘玉县,何春华,庄捷辉,吴 涛

(1.汕头大学 工学院,广东 汕头515000；2.北京大学 微电子学研究所，北京 100871)

0 引 言

微惯性测量单元(micro inertial measurement unit,MIMU)内部三个相互正交安装的加速度计,通常为导航系统提供载体相对于导航坐标系三轴方向的加速度,是导航系统的重要组成部分。为提高导航系统的工作精度,需对加速度计进行标定,获得加速度计零偏、标度因数、集成安装误差及交叉耦合系数,以对加速度计误差进行补偿。

目前加速度计标定方法有两种,重力场标定和离心机标定。重力场标定范围局限于±1gn以内[1～5],无法满足大量程加速度计高阶非线性系数标定的需求。而离心机标定虽能持续提供大于1gn的加速度输入激励,但与重力场标定相比,存在新的问题,即现有离心机标定方法[6～12]未考虑到离心机标定时,内部加速度计集成安装误差及MIMU安装误差,导致加速度计实际受到的离心加速度激励与设置不一致,引入输入误差,影响标定精度。如何消除加速度计输入误差成为其重点和难点。

针对上述问题,本文提出一种消除加速度计输入误差的标定分析方法。方法基于离心机标定时MIMU中加速度计正反向输入状态下安装误差对称的关系,在误差模型方程中引入安装误差项,通过两种状态下输入取代数平均,消除安装误差项。利用最小二乘法解得加速度计组误差模型系数,对加速度计组进行补偿。

1 加速度计组误差建模

MIMU中三个单轴加速度计配置在立方体基座的三个正交面上。……