捷联惯性测量组件六位置标定精度分析
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2020-03-11
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捷联惯性测量组件六位置标定精度分析
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奔粤阳，刘新源，鲍桂清，于飞
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基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20102304110021）
作者简介：奔粤阳（1981-），男，讲师，主要研究方向为惯性导航、组合导航系统
通信联系人：于飞（1974-），男，工学博士，教授，博士生导师，主要研究方向：系统建模与仿真、载体
姿态及运动参数测量技术. E-mail: yufei@hrbeu.edu.cn
（哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨市 150001）
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摘要：研究了利用三轴转台标定时，转台误差对捷联惯组六位置标定精度的影响。理论分析
了转台角位置控制误差、转台非正交误差与捷联惯组标定结果之间的关系。分析结果表明：
转台角位置控制误差、转台非正交误差对加速度计刻度因数的影响很小，加速度计安装误差
精度与转台精度相当。加速度计零位和陀螺常值漂移误差由多项转台误差的累积而成，且分
别与重力加速度和地球自转角速度成正比。当转台角位置控制误差为 2〞，内框、外框的非10
正交误差为 3〞，中框的非正交误差为 5〞时，加速度计零位误差和陀螺常值漂移误差都达
到了 e-4 量级。
关键词：惯性测量组件；六位置；标定精度；转台误差
中图分类号：U666.1
15
Six-position calibration accuracy analysis of strap-down
inertial measurement unit
BEN Yueyang, LIU Xinyuan, BAO Guiqing, YU Fei
(College of Automation, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
Abstract: Based on three-axis turntable, the influence of turntable errors on the six-position 20
calibration precision of the strapdown inertial measurement unit was studied. The relationship
between turntable errors with the calibration accuracy was analyzed theoretically. Analysis shows
that turntable angular position errors and non-orthogonality have little effect on the acceleration
scale factors, and the installation errors accuracy of acceleration is the same as that of turntable.
Acceleration bias and gyro drift are accumulated by several turntable errors, which is respectively 25
proportional to gravity accelerometer and angular velocity of earth rotation. While turntable
angular position errors are2〞, non-orthogonality of inner frame, outer frame and middle frame
are3〞,3〞,5〞, respectively, acceleration bias errors and gyro drift errors are both over e-4.
Key words: Strap-down inertial measurement unit；Six-position; Calibration accuracy; Turntable’
s errors 30
0 引言
标定技术是捷联惯性导航系统误差补偿技术的基础，惯性测量组件的标定精度直接影响
着导航系统的精度
[1-4]
。而多位置标定精度直接取决于测试转台的精度。文献
[5-6]
分析了转台
角位置基准误差对惯性测量组件标定结果的影响。文献[7]利用双轴转台标定时，分析了水
平与北向基准误差对激光捷联惯导系统标定精度的影响。文献[8]分析了多位置下加速度计35
的标定精度，但对转台建模不够完善，只考虑了部分转台误差对加速度计标定精度的影响，
且没有对陀螺标定精度进行分析。
本文综合考虑转台的不水平误差、转动轴的非正交误差以及角位置控制误差，建立转台
误差模型，研究转台误差对六位置标定精度的影响，给出了转台误差与惯性测量组件标定精
度之间的关系式，并通过仿真验证理论分析的正确性。 40
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