一种微惯性测量单元标定补偿方法*

田晓春，李 杰，2*，范玉宝，刘 俊，2，陈 伟

(1.中北大学电子测试技术国防科技重点实验室，太原030051;2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051;3.山西北方惠丰机电有限公司科研设计二所，山西长治 046012)

微惯性测量单元是对六维惯性参量进行集成的微型惯性测量组合器件，它采用MEMS的设计方法和加工工艺，将多轴加速度检测与多轴角速度检测集成在一起，具有结构坚固、体积小、重量轻、能耗低等优点［1－2］，其在姿态测控、武器制导等军事及民用领域有着广阔的应用前景［3］。惯性测量单元作为惯性导航的核心器件，其性能好坏直接影响惯性导航系统的测量精度;因此，研究惯性测量单元的标定及误差补偿技术有着十分重要的意义。

由MEMS惯性器件组成的微惯性测量单元不仅保留了MEMS惯性器件的常规特性参数，而且在MIMU集成的过程中还引入了微加速度计和微陀螺仪轴向间的不正交误差，使得MIMU的标定与单个惯性传感器的标定有较大差异。传统的微惯性测量单元标定补偿方法通常有静态24位置法、静态旋转多位置法、动静结合法等;根据实际应用中载体运动条件的复杂性和实时补偿的需求，本文提出了一种MIMU精确标定测试方法，该方法以MIMU整体为标定对象，考虑了传感器轴间不完全正交误差及结构安装误差等因素，对MIMU中各惯性传感器的初始零位［4－5］，标度因数［6－9］、安装误差系数［10－13］等参数进行了标定。与传统方法相比较，在保证MIMU测量精度的基础上，该标定方法简化了MIMU的标定步骤，缩短了标定时间;同时，考虑到高过载条件下加速度效应误差对微惯性测量单元中陀螺仪输出结果造成影响，还对陀螺仪的g值敏感项参数进行了标定。……