CN110793549B - 一种惯性测量单元的数据快速离线分析*** - Google Patents

一种惯性测量单元的数据快速离线分析*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种惯性测量单元的数据快速离线分析***，包括标定数据离线分析单元：用于分析导入的标定数据，根据陀螺数据的变化量确定转动过程和静止过程，输出标定静止的位置个数以及各静止位置陀螺和加速度计输出的均值和稳定性；并用于在稳定性超过阈值时报错，用于在标定数据稳定性未超过阈值时，在标定算法的各个位置加入固定偏差，仿真标定结果的变化情况，将各耦合参数的影响分离。本发明有效地节约了产品出现故障到定位故障的时间，通过软件仿真复现故障，省时省力；通过单一变量法，逐步排查标定过程中、定向过程中及导航过程中出现的异常，将耦合的参数影响分离，最终实现快速分析标定数据、定向数据和导航数据；操作简单，操作方便。

Description

一种惯性测量单元的数据快速离线分析***
技术领域
本发明属于惯性测量单元的数据分析领域，特别涉及一种惯性测量单元的数据快速离线分析***。
背景技术
惯性测量单元是由三个正交分布的加速度计和三个正交分布的陀螺仪组成的，可以通过测量空间坐标系三个轴向的加速度增量和角速度增量进行定位定向以及跟踪导航。惯性测量单元的导航功能不依赖外界信号，隐蔽性强，在军事领域应用广泛。但由于加速度计和陀螺仪的输出随着时间存在误差漂移，需要根据零位和标度因数等随时间变化比较缓慢的参数建立误差模型进行补偿。通过多位置标定算法能够标定加速度计和陀螺仪的零位、标度因数以及安装误差，一般惯性测量单元会在一定时间周期内标定一次，保证参数的准确性。
在多位置标定算法中，参数的迭代计算是耦合的，例如加表零位的变化可能影响最终参数的标度因数或安装误差，因此单从标定结果上，很难直观判断惯性测量单元故障，通常需根据经验反复试验，若故障不复现，很难排除隐患。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种惯性测量单元的数据快速离线分析***，通过导入标定原始数据，可以离线仿真标定结果，同时可以输入不同的参数误差，仿真导航及定位定向误差，极大地降低了试验人力及成本，且能快速定位引起导航误差的原因，针对性地解决故障，实用性强。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种惯性测量单元的数据快速离线分析***，其特点是包括标定数据离线分析单元：用于分析导入的标定数据，根据陀螺数据的变化量确定转动过程和静止过程，输出标定静止的位置个数以及各静止位置陀螺和加速度计输出的均值和稳定性；并用于在稳定性超过阈值时报错(说明此次标定过程中，数据错误，标定结果无效)，用于在标定数据稳定性未超过阈值(合格)时，在标定算法的各个位置加入固定偏差，仿真标定结果的变化情况，将各耦合参数的影响分离。
进一步地，还包括定向误差仿真单元：用于修改标定参数，对生成在的新标定参数下的增量数据进行定向计算，仿真标定参数对姿态角(即当前载体的方位、俯仰和横滚角度值)的影响。
进一步地，还包括导航误差仿真单元：用于以仿真的某一姿态角为初始对准角度，通过修改标定参数，生成在新的标定参数下的增量数据进行导航计算，仿真标定参数对导航速度和位移的影响。
作为一种优选方式，定向误差仿真单元的运行时间不超过2分钟。
作为一种优选方式，导航数据为1800s，导航误差仿真单元的运行时间不超过5分钟。
与现有技术相比，本发明的优点为：有效地节约了产品出现故障到定位故障的时间，改变了以往需要通过多次试验复现故障的方法，通过软件仿真复现故障，省时省力。通过单一变量法，逐步排查标定过程中出现的异常、定向过程中出现的异常以及导航过程中出现的异常，将耦合的参数影响分离，最终实现快速分析标定数据、定向数据和导航数据；操作简单，操作方便，非算法专业人士也能使用。
附图说明
图1为本发明方法对应的软件***界面图。
具体实施方式
本发明所述惯性测量单元的数据快速离线分析***包括标定数据离线分析单元、定向误差仿真单元和导航误差仿真单元。其中：
标定数据离线分析单元：用于分析导入的标定数据，根据陀螺数据的变化量确定转动过程和静止过程，输出标定静止的位置个数以及各静止位置陀螺和加速度计输出的均值和稳定性；并用于在稳定性超过阈值时报错(说明此次标定过程中，数据错误，标定结果无效)，用于在标定数据稳定性未超过阈值(合格)时，在标定算法的各个位置加入固定偏差，仿真标定结果的变化情况，将各耦合参数的影响分离。
定向误差仿真单元：用于修改标定参数，对生成在的新标定参数下的增量数据进行定向计算，仿真标定参数对姿态角(即当前载体的方位、俯仰和横滚角度值)的影响。定向误差仿真单元的运行时间不超过2分钟。
导航误差仿真单元：用于以仿真的某一姿态角为初始对准角度，通过修改标定参数，生成在新的标定参数下的增量数据进行导航计算，仿真标定参数对导航速度和位移的影响。以1800s的导航数据为例，导航误差仿真单元的运行时间不超过5分钟。
如图1所示，在一具体的软件***应用界面中，点击“导入标定数据”，可以通过导入标定数据，可以离线计算标定参数。
点击“导入定向数据”，可以导入原始定向数据，软件离线将标定参数补偿到原始数据中，并进行定向，得到俯仰角、横滚角和方位角三个姿态角，标定参数可以在线进行修改仿真各种状态下的姿态角。
点击“导入导航数据”，可以导入原始导航数据，软件离线将标定参数补偿到原始数据中，并结合姿态角进行导航，得到东向、北向、天向三个方向的导航结果，标定参数和姿态角可以在线进行修改仿真各种状态下的导航结果。
点击“保存数据”按钮，可以保存标定参数结果、三个姿态角、三个方向导航误差以及标定静止的位置个数以及各静止位置陀螺和加速度计输出的均值和稳定性。
将按照一定规律转动的惯性测量单元的脉冲数据和增量数据输入本发明所述***，将得到包括陀螺零位、陀螺标度因数、加表零位、加表标度因数在内的24个标定参数，在本发明所述***内能修改标定参数，仿真增量数据，快速复现故障状态。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种惯性测量单元的数据快速离线分析***，其特征在于，包括标定数据离线分析单元：用于分析导入的标定数据，根据陀螺数据的变化量确定转动过程和静止过程，输出标定静止的位置个数以及各静止位置陀螺和加速度计输出的均值和稳定性；并用于在稳定性超过阈值时报错，用于在标定数据稳定性未超过阈值时，在标定算法的各个位置加入固定偏差，仿真标定结果的变化情况，将各耦合参数的影响分离；
还包括定向误差仿真单元：用于修改标定参数，对生成在的新标定参数下的增量数据进行定向计算，仿真标定参数对姿态角的影响；
还包括导航误差仿真单元：用于以仿真的某一姿态角为初始对准角度，通过修改标定参数，生成在新的标定参数下的增量数据进行导航计算，仿真标定参数对导航速度和位移的影响。
2.如权利要求1所述的惯性测量单元的数据快速离线分析***，其特征在于，定向误差仿真单元的运行时间不超过2分钟。
3.如权利要求1所述的惯性测量单元的数据快速离线分析***，其特征在于，导航数据为1800s，导航误差仿真单元的运行时间不超过5分钟。
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