本发明专利技术提供了一种低精度MEMS陀螺简易在线测漂方法，将高精度惯性测量组合与低精度MEMS陀螺固连安装，使其轴向指向保持基本一致，同时采集高精度惯性测量组合与MEMS陀螺输出，计算两套惯性测量组合相应各轴之差即为各轴陀螺漂移，测漂时间选择在上电后陀螺有效输出后完成，当应用背景是静基座时，进行粗略的北向与纬度设定后，在无需高精度惯性测量组合的条件下利用地球自转和自身信息完成测漂。本发明专利技术由于采用更高精度的陀螺作为基准，对低成本低精度MEMS陀螺进行测漂补偿，可以提高MEMS实际使用精度，通过在线测漂的方法，解决MEMS使用中逐次启动漂移稳定性差的缺陷，提高其实用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种低精度MEMS陀螺简易在线测漂方法
本专利技术涉及测量领域，尤其是一种测量陀螺漂移的方法。
技术介绍
目前捷联惯导技术已经得到广泛应用，对其精度起到关键作用的陀螺精度至少应达到几度每小时的量级，才能具有实用价值。目前广泛应用的捷联陀螺中，动调陀螺、光纤陀螺、激光陀螺等均早已达到几度每小时漂移的水平。MEMS陀螺以其体积微小、毫瓦级耗电等特性受到普遍关注，目前正处于迅猛发展阶段。据资料报道，国外MEMS陀螺已经达到中等精度量级，但对我国处于禁运状态。国内MEMES陀螺也进展迅猛，但能够达到工程应用阶段的中高精度MEMS陀螺尚未见报道，在提高精度方面尚未完全突破，属于低精度阶段。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种低精度MEMS陀螺简易在线测漂方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：步骤1：在具有高精度惯性测量组合时，跳转至步骤2进行测漂，在不具有高精度惯性测量组合且允许使用静基座时，跳转至步骤7进行测漂；步骤2：选择一套陀螺漂移高于MEMS惯性测量组合的精度一个量级的高精度惯性测量组合作为基准，目前光纤陀螺精度大多由于1°/h，足以满足MEMS测漂陀螺要求；步骤3：将高精度惯性测量组合与装有MEMS惯性测量组合的载体固连，高精度惯性测量组合与MEMS惯性测量组合的各轴指向保持一致，高精度惯性测量组合与MEMS惯性测量组合的各轴的角度误差不大于0.5°；步骤4：同步采集高精度惯性测量组合与MEMS陀螺的输出，高精度惯性测量组合输出在载体坐标系x，y，z三个轴上的分量分别为Ωx、Ωy、Ωz，MEMS陀螺输出在载体坐标系x，y，z三个轴上的分量分别为ωx、ωy、ωz；步骤5：计算大于等于3min时间的MEMS陀螺输出与高精度惯性测量组合输出之差的平均值，即为陀螺漂移：式中：是陀螺漂移，单位为rad/s；Ωi(k)(i＝x,y,z)是k时刻高精度惯性测量组合的陀螺输出，单位为rad/s；ωi(k)(i＝x,y,z)是k时刻被测MEMS惯性测量组合的陀螺输出，单位为rad/s；步骤6：大于3min后，惯性导航系统转导航，在导航解算中，采集陀螺输出并按公式(2)扣除陀螺漂移，之后进入导航解算，得到补偿后的陀螺输出：式中：ωi′(k)(i＝x,y,z)是补偿后的陀螺输出，单位为rad/s；ωjin(k)(j＝x,y,z)是MEMS惯性测量组合中陀螺输出，单位为rad/s；是根据公式(1)计算出的陀螺漂移，单位为rad/s；步骤7：确定试验现场的纬度、大致北方向，纬度设定误差不大于0.5°，指北误差不大于5°；步骤8：载体坐标系取前、上、右，将装有MEMS惯性测量组合的载体静止摆放，假设MEMS惯性测量组合纵轴与北向夹角为ψ；步骤9：采集大于等于3min的MEMS惯性测量组合输出，陀螺角速度在载体坐标系x，y，z三个轴上的分量记作ωx、ωy、ωz，加速度计输出经平滑处理后在载体坐标系x，y，z三个轴上的加速度计输出记作ax、ay、az；步骤10：计算大于等于3min之后的平均值，分别记作步骤11：同时根据加速度计输出ax、ay、az按公式(3)提取俯仰角θ和滚动角γ：步骤12：按公式(4)计算导航系陀螺漂移：式中：是陀螺在导航系n系中的漂移，单位为rad/s；ψ、θ、γ分别是航向角、俯仰角与滚动角，其中航向角取0°，俯仰角和滚动角由公式(3)计算得到；ωie为地球自传角速度，为维度，是MEMS惯性测量组合在x,y,z三个轴陀螺输出的平均值，单位为rad/s；步骤13：按公式(5)计算载体系陀螺漂移；其中，是陀螺在机体系b系中的漂移，单位为rad/s；步骤14：大于3min后转导航，在导航解算中，采集陀螺输出并按式(6)扣除陀螺漂移，之后进入导航解算，完成静基座下MEMS陀螺漂移的在线测漂补偿；式中：ωi″(k)(i＝x,y,z)是静基座下补偿后的陀螺输出，单位为rad/s；ωjin(k)(j＝x,y,z)是MEMS惯性测量组合中陀螺输出，单位为rad/s；是根据公式(5)计算出的陀螺漂移，单位为rad/s；步骤15：根据不同应用背景，经过公式(6)补偿完陀螺漂移后，载体在静基座完成测漂转入导航后，载体再开始运动，完成运动中导航。本专利技术的有益效果在于由于采用更高精度的陀螺作为基准，对低成本低精度MEMS陀螺进行测漂补偿，可以提高MEMS实际使用精度。另一方面，目前限制MEMS陀螺应用的一个重要原因是由于MEMS逐次启动陀螺漂移的稳定性差，造成MEMS陀螺很难通过陀螺误差模型参数标定的方式提高其精度，本专利技术通过在线测漂的方法，可以解决MEMS使用中逐次启动漂移稳定性差的缺陷，提高其实用价值。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步说明。陀螺漂移是影响惯导系统精度的最关键因素，为此，科研人员在提高陀螺精度上花费很大精力物力，提高陀螺的制造生产精度固然重要，但常以牺牲体积重量与经费为代价，且处于技术发展的某些阶段，陀螺精度的提高也是受到各种因素制约的。因此，本专利技术以低精度MEMS陀螺为研究对象，寻求提高其精度的有效技术途径。将一套高精度惯性测量组合(不必达到百分之几度每小时的高精度水平，目前鱼雷使用的产品用惯性测量精度即可满足要求)与低精度MEMS陀螺固连安装，使其轴向指向保持基本一致。同时采集高精度惯性测量组合与MEMS陀螺输出，计算两套惯性测量组合相应各轴之差即为各轴陀螺漂移，测漂时间选择在上电后陀螺有效输出后完成，测漂时间不小于3min。当应用背景具备条件时，建议适当延长测漂时间。当应用背景明确是静基座时，可以进行粗略的北向与纬度设定后，在无需高精度惯性测量组合的条件下利用地球自转和自身信息完成测漂。本专利技术提供一种简易的在线测漂方法，可以有效提高MEMS陀螺精度，实施例如下：步骤1：在具有高精度惯性测量组合时，跳转至步骤2进行测漂，在不具有高精度惯性测量组合且允许使用静基座时，跳转至步骤7进行测漂；步骤2：选择一套陀螺漂移高于MEMS惯性测量组合的精度一个量级的高精度惯性测量组合作为基准，目前光纤陀螺精度大多由于1°/h，足以满足MEMS测漂陀螺要求；步骤3：将高精度惯性测量组合与装有MEMS惯性测量组合的载体固连，高精度惯性测量组合与MEMS惯性测量组合的各轴指向保持一致，高精度惯性测量组合与MEMS惯性测量组合的各轴的角度误差不大于0.5°；步骤4：同步采集高精度惯性测量组合与MEMS陀螺的输出，高精度惯性测量组合输出在载体坐标系x，y，z三个轴上的分量分别为Ωx、Ωy、Ωz，MEMS陀螺输出在载体坐标系x，y，z三个轴上的分量分别为ωx、ωy、ωz；步骤5：计算大于等于3min时间的MEMS陀螺输出与高精度惯性测量组合输出之差的平均值，即为陀螺漂移本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低精度MEMS陀螺简易在线测漂方法，其特征在于包括下述步骤：/n步骤1：在具有高精度惯性测量组合时，跳转至步骤2进行测漂，在不具有高精度惯性测量组合且允许使用静基座时，跳转至步骤7进行测漂；/n步骤2：选择一套陀螺漂移高于MEMS惯性测量组合的精度一个量级的高精度惯性测量组合作为基准，目前光纤陀螺精度大多由于1°/h，足以满足MEMS测漂陀螺要求；/n步骤3：将高精度惯性测量组合与装有MEMS惯性测量组合的载体固连，高精度惯性测量组合与MEMS惯性测量组合的各轴指向保持一致，高精度惯性测量组合与MEMS惯性测量组合的各轴的角度误差不大于0.5°；/n步骤4：同步采集高精度惯性测量组合与MEMS陀螺的输出，高精度惯性测量组合输出在载体坐标系x，y，z三个轴上的分量分别为Ω
【技术特征摘要】
1.一种低精度MEMS陀螺简易在线测漂方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：在具有高精度惯性测量组合时，跳转至步骤2进行测漂，在不具有高精度惯性测量组合且允许使用静基座时，跳转至步骤7进行测漂；
步骤2：选择一套陀螺漂移高于MEMS惯性测量组合的精度一个量级的高精度惯性测量组合作为基准，目前光纤陀螺精度大多由于1°/h，足以满足MEMS测漂陀螺要求；
步骤3：将高精度惯性测量组合与装有MEMS惯性测量组合的载体固连，高精度惯性测量组合与MEMS惯性测量组合的各轴指向保持一致，高精度惯性测量组合与MEMS惯性测量组合的各轴的角度误差不大于0.5°；
步骤4：同步采集高精度惯性测量组合与MEMS陀螺的输出，高精度惯性测量组合输出在载体坐标系x，y，z三个轴上的分量分别为Ωx、Ωy、Ωz，MEMS陀螺输出在载体坐标系x，y，z三个轴上的分量分别为ωx、ωy、ωz；
步骤5：计算大于等于3min时间的MEMS陀螺输出与高精度惯性测量组合输出之差的平均值，即为陀螺漂移：
式中：是陀螺漂移，单位为rad/s；Ωi(k)(i＝x,y,z)是k时刻高精度惯性测量组合的陀螺输出，单位为rad/s；ωi(k)(i＝x,y,z)是k时刻被测MEMS惯性测量组合的陀螺输出，单位为rad/s；
步骤6：大于3min后，惯性导航系统转导航，在导航解算中，采集陀螺输出并按公式(2)扣除陀螺漂移，之后进入导航解算，得到补偿后的陀螺输出：
式中：ωi′(k)(i＝x,y,z)是补偿后的陀螺输出，单位为rad/s；ωjin(k)(j＝x,y,z)是MEMS惯性测量组合中陀螺输出，单位为rad/s；是根据公式(1)计算出的陀螺漂移，单位为rad/s；
步骤7：确定试验现场的纬度、大致北方...
【专利技术属性】
技术研发人员：国琳娜，高卓，程树明，魏鹤怡，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零五研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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