惯性导航系统惯性器件误差标定与补偿

惯性导航系统的精度取决于惯性器件(陀螺仪和加速度计)的精度,所以需要在启动阶段对惯性器件的误差模型系数进行测试与标定,以便在系统运行时对其进行补偿。通过将已知的输入信号与惯性器件产生的信号进行比较,即可对其标定。例如,在速率变换测试中,陀螺仪的输出信号可以与精确已知的旋转速率进行比较,将标度因数确定到一定的旋转速率值,或者将重力矢量作为精确的标准来确定加速度计的标度因数。

误差补偿的基本思路是修正可预测的一种或多种系统误差对敏感器精度的影响。其基本要求包括：可以用方程表示误差过程并进行数学建模；可以得到对应于不同干扰作用的信号；测量可以满足相应的精度要求。

误差补偿方法有几种不同的级别。从性能观测值中可以直接对可预测的误差分量进行估计,以具有相反意义的值进行修正或补偿,这经常取决于误差表达式中的常数系数或者复杂误差特性表达式中的多项式。误差补偿的方法可以从采用一个常数对整批仪表进行单一误差参数的修正到采用复杂的时变多项式进行单个仪表的多参数补偿,即从“一对多”到“多对一”。前一种方法通常对特定的某类误差或者系统性误差趋势进行补偿,在系统级上很容易实现；后一种需通过一系列的实验室测试来进行相应的修正,补偿处理更复杂。具体的补偿方法的选择应该同时在可行性和精度两方面进行平衡与取舍。(www.xing528.com)

误差补偿的目的是通过对测量值的修正来除去惯性元器件中的可预测误差量。除了对元器件的误差进行补偿之外,还要对系统误差进行补偿,如安装误差等。通过这些可量测误差的补偿,就可以预测到其对系统性能的影响。

环境因素也会对某些误差造成较大的影响,通常这种影响因素很难进行数学建模,这时必须通过一定的预先处理手段进行控制。例如,热效应影响某些惯性器件的内部性能,这通常难以精确建模。所以在一些精度要求较高的系统中会严格控制敏感器的温度,以尽可能补偿热效应产生的误差影响。