[发明专利]无人机惯性导航单元的自动校准装置及校准方法

权利要求书

1.一种无人机惯性导航单元的自动校准装置，其特征在于：包括与计算机软件上位机(1)通信的编码器(4)，编码器(4)的输出端与步进电机(5)相连；所述步进电机(5)通过弹性联轴节与蜗杆(6)连接；所述蜗杆(6)旋转控制带动涡轮(7)旋转；所述涡轮(7)上方搭建旋转平台；所示旋转平台内嵌固定夹具(9)；计算机软件上位机(1)通过通信适配器(3)将校准系数传输至惯性导航单元(2)的存储器中；

所述计算机软件上位机(1)设置位移量，通过编码器(4)发送信号给步进电机(5)带动旋转平台旋转相应角度；

所述无人机惯性导航单元自动校准装置的校准方法，包括以下步骤：

步骤1：计算机软件上位机校准界面选择加速度校准，将惯性导航单元按其加速度计X测量轴方向与重力方向重合压入夹具，此时的加速度计输出为V₁，静置一段时间取200次加速度计输出值，求得平均值为V_x1；再将传感器倒转180°压入夹具，此时的加速度计输出为V₂，再静置一段时间取200次加速度计输出值，求得平均值为V_x2；求得加速度计X轴的加速度计比例因子K_x和加速度计零偏常值分量a_x：

上述公式(1)、公式(2)中，V_x1为加速度计X轴第一次输出200次的平均值，V_x2为加速度计X轴第二次输出200次的平均值,g为重力加速度，K_x为加速度计比例因子，a_x为加速度计零偏常值分量；

同理可求得加速度计Y轴、Z轴的比例因子和零偏常值分量；

步骤2：计算机软件上位机校准界面选择陀螺仪校准，将惯性导航单元摆放按其陀螺仪X轴方向压入夹具中，静止状态下取陀螺仪400次输出值rate₁、rate₂、rate₃、…rate₄₀₀，上位机控制转台旋转360°，于开始位置记录下时间为t₁，此时陀螺仪输出值为rate(t₁)，旋转360°之后记下时间为t₂，陀螺仪在t₁到t₂之间输出为rate(t)，自动求得X轴方向的陀螺仪比例因子R_x和陀螺仪零偏常值分量b_x；

上述公式(3)、公式(4)中π为圆周率，t₁为开始位置记录下的时间，t₂为旋转360°之后记录下的时间，rate(t)为陀螺仪在t₁到t₂之间随时间变化的输出值，rate(t₁)为陀螺仪在t₁时刻的输出值，R_x为陀螺仪X轴的陀螺仪比例因子，b_x为陀螺仪X轴的陀螺仪零偏常值分量；

同理可求得陀螺仪Y轴、Z轴的比例因子和零偏常值分量；

步骤3：计算机软件上位机一键发送校准系数至惯性导航单元的存储器中；

步骤4：重复步骤1，观察上位机数据显示界面加速度数据是否为+-9.79，误差在+-0.1以内；若是，则进行下一步，若不是，则重复步骤1校准；

步骤5：重复步骤2，观察上位机图形显示界面的三维数据是否是360°，若是，则进行下一步，若不是，则重复步骤2校准；

步骤6：整个校准结束。

2.根据权利要求1所述的无人机惯性导航单元的自动校准装置，其特征在于：所述涡轮(7)与旋转平台同轴设置。

3.根据权利要求1所述的无人机惯性导航单元的自动校准装置，其特征在于：所述旋转平台外圈加装用于初始定位和读数的刻度圈(8)。