概念
(1)哥氏定理
(2)哥氏加速度
从运动学知,当动点相对某一动参考系作相对线运动,同时该动系又在作转动运动时,则动点会受到哥氏加速度。
哥氏加速度的形成原因:当动点的牵连运动为转动时,牵连转动会使相对速度的方向不断发生改变,这种原因造成了相对速度的变化,产生哥氏加速度。简言之,哥氏加速度是由相对运动与牵连转动的共同作用形成的。
(3)比力方程
比力代表了作用在质量块单位质量上的弹簧力。因为比力的大小与弹簧变形量成正比,而加速度计输出电压的大小正是与弹簧变形量成正比,所以加速度计实际感测的量并非载体的实际运动加速度a,而是比力f。因此,加速度计又称比力敏感器。
(4)休拉谐调
微电子机械系统,Micro Electro Mechanical systems,是建立在微米/纳米技术(micro/nanotechnology)基础上的 21世纪前沿技术,是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令,还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺,制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。微电子机械系统(MEMS)是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术,该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。
微惯性导航系统(Micro-INS,Micro-Inertial-Navigation System)简称“微惯导”,是一种基于微机电系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System)传感器技术的微型惯性导航系统。
IMU是测量角速度和加速度的装置,INS是通过测量得出的角速度和加速度的数值可以确定运动载体在惯性参考坐标中的运动。
MEMS陀螺
零偏是指陀螺仪在零输入状态下的输出,其用较长时间输出的均值等效折算为输入角速率来表示,也就是观测值围绕零偏的离散程度,比如0.005 degree/sec表示每秒会漂0.005 degree。在零输入状态下的长时间稳态输出是一个平稳的随机过程,即稳态输出将围绕均值(零偏)起伏和波动,习惯上用均方差来表示,这种均方差被定义为零偏稳定性。而初始零偏误差可以理解为静态误差,它不会随时间的波动,可以用过软件校准。
带宽是指陀螺仪能够精确测量输入的角速率的频率范围,这个范围越大表明陀螺仪的动态响应能力越强。
IMU的使用
零偏校正
IMU标定
分立式标定:直接根据惯性器件的输出为观测量,通过误差建模,得到各项误差参数然后采用最小二乘进行估值,完成误差参数的标定。常用的方式是速率测试和多位置静态测试法。
系统级标定:以导航误差为测量量,利用滤波对系统误差参数进行标定。相对分立式标定更加灵活,对标定环境要求更低。
初始对准
对准指的是确定惯性系统各坐标轴相对于参考坐标系指向的过程。除了确定初始姿态以外,对准过程还需要对导航系统定义的速度和位置进行初始化。初始姿态矩阵