[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

说明书

一种无人机惯性导航单元的自动校准装置及校准方法，涉及无人机的技术领域，尤其涉及无人机的惯性导航单元校准装置的技术领域。本发明包括与计算机软件上位机通信的编码器，编码器的输出端与步进电机相连；所述步进电机通过弹性联轴节与蜗杆连接；所述蜗杆旋转控制带动涡轮旋转；所述涡轮上方搭建旋转平台；所示旋转平台内嵌固定夹具；计算机软件上位机通过通信适配器将校准系数传输至惯性导航单元的存储器中。本发明实现了结构简单，操作方便，降低校准过程中的误差，排除人为手动校准中各方面因素的干扰，简化了操作过程的目的。

技术领域

本发明涉及无人机的技术领域，尤其涉及无人机的惯性导航单元校准装置的技术领域。

背景技术

在惯性导航系统中通常会使用到陀螺仪和加速度计。陀螺仪是惯性导航系统中常用的，主要用于测量角速度；加速度计是惯性导航系统中的另外一个重要成员，主要用于测定与重力加速度方向。传统人为手动校准步骤繁琐误差较大还需经过复杂函数运算，耗时耗力。

发明内容

本发明目的是提供一种结构简单，操作方便，降低校准过程中的误差，排除人为手动校准中各方面因素的干扰，简化了操作过程的无人机惯性导航单元的自动校准装置及校准方法。

一种无人机惯性导航单元的自动校准装置，包括与计算机软件上位机通信的编码器，编码器的输出端与步进电机相连；所述步进电机通过弹性联轴节与蜗杆连接；所述蜗杆旋转控制带动涡轮旋转；所述涡轮上方搭建旋转平台；所示旋转平台内嵌固定夹具；计算机软件上位机通过通信适配器将校准系数传输至惯性导航单元的存储器中。

基于本发明的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；