雾膜软件-大胡子刘师傅
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要检查IMU的基本功能。对于新购置的IMU,通过手动转动检验IMU的轴向是否为标准轴向。加速度计正向的定义为:当加速度计敏感轴竖直向上、静止放置于地面时,加速度计输出值约等于重力加速度。陀螺仪正向的定义为:绕敏感轴正向按照右手螺旋方向旋转,输出角速度为正数。此外,需要核对加速度、角速度的单位。如果IMU没有自带标定补偿功能,那么应当先对IMU标定。还需要核对IMU的数据更新率,应当均匀并且足够高。
需要比较准确的初值,尤其是初始姿态。为了取得更好的实验结果,在移动前原地静止若干秒。利用这个时间进行解析对准。对于低精度的情况,为了进一步减小误差,以这段静止时候的陀螺仪数据平均值作为陀螺仪零偏,修正陀螺仪零偏后再计算惯性导航。
组合导航实验的关键是同步采集IMU和卫星导航的数据。 直接使用普通计算机利用两路通信接口分别采集IMU和卫星导航的数据,如果没有时标,那么这是一种不太可靠的采集方案。如果在没有时标的情况下分别采集数据,那么一段时间后惯性数据和卫星导航数据会彻底丧失同步性。反之,如果两路数据有统一的时标,则采集的数据可用于组合导航。
另一种常见的同步方式是,卫星导航数据和IMU数据被同一个嵌入式处理器采集,然后该处理器将两种数据拼接后一起发送至普通计算机。普通计算机的时标并不精确,而嵌入式处理器常常能获得更好的同步效果。另外,此方法适合采集卫星导航的PPS信号,用于更加精确地补偿卫星导航与IMU数据的延迟时间。
除了数据同步的问题,初始对准对于组合导航也是非常重要的,尤其是偏航角必须与实际的实验大体相符。当初始偏航角不对时,组合导航难以修正姿态,运动时惯性导航的位移方向与卫星导航不匹配,组合导航结果会有明显锯齿。高精度导航系统采用自对准或双天线卫星导航等方法确定初始偏航角。对于有适度机动的情况,偏航角误差能收敛;这种状态下低精度导航系统以街道方向等参照物确定偏航角初始值,或者以磁传感器测量初始偏航角,也能实现正确的组合导航。
如需引用本文,请引用《组合导航应用笔记》,东南大学出版社,2025。
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