CN103616037A - 一种imu标定系统的自检自校方法 - Google Patents

Abstract

一种IMU标定系统的自检自校方法，能够实现IMU接口测试、IMU特性参数仿真和系统自检自校功能。该方法在数据传输板添加IMU模拟器功能，实现了IMU特性参数仿真，模拟IMU的实际输出信号。仿真信号从脉冲计数板产品端接口输入，进行IMU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机。上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。

Description

一种IMU标定系统的自检自校方法

技术领域

本发明涉及一种IMU标定系统的自检自校方法。目前，捷联惯性导航系统在军用机、民用机和导弹上广泛应用，惯性测量单元（IMU）作为捷联惯性导航系统的核心部件，决定了导航系统的性能。IMU必须经过标定，对器件进行误差补偿，才能提高测量精度，所以IMU的标定是实际使用前的重要环节，直接影响着系统的导航精度。IMU成本高，易损坏，必须提高标定系统的可靠性，才能有效保护被测产品，顺利完成IMU标定任务。因此，研究IMU标定系统的自检自校方法，提高IMU标定系统的可靠性，具有重要的实用价值。

背景技术

在捷联惯性导航系统中，IMU的测量误差是影响惯性导航系统精度的重要因素。为了保证捷联惯性导航系统的导航精度，必须减小IMU的测量误差。由于高精度的IMU成本较高，目前工程中大多利用IMU标定系统对IMU进行标定，通过软件算法补偿的方式提高其测量精度。

现有的IMU标定系统虽然能够实现IMU标定，但是不具备自检自校功能，系统可靠性不高，系统故障可能导致标定不准确，甚至损坏被测产品。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有IMU标定系统可靠性不高、不能保护被测产品等问题，提出了一种操作简单、适应性较好、测试速度快的IMU标定系统自检自校方法。

本发明涉及一种IMU标定系统的自检自校方法，IMU标定系统的整体结构如图1所示。

●脉冲计数板：产生陀螺同步信号SP1和加计同步信号RDA；提供IMU数据读写接口；对IMU输出信号进行脉冲计数。

●数据传输板：将脉冲计数板的数据传到上位机；产生IMU仿真信号。

●上位机：控制标定流程，完成IMU各误差项计算。

本发明在数据传输板添加IMU模拟器功能，产生IMU仿真信号，即6路陀螺和6路加计脉冲信号。IUM仿真信号包含了陀螺标度因数、安装误差、常值漂移、加计标度因数、安装误差和常值偏置等信息，能够最大程度模拟IMU的实际输出，实现了IMU的特性参数仿真。

将IMU仿真信号从脉冲计数板产品端接口输入，进行IMU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机，上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。

1、IMU接口测试

数据传输板的FPGA芯片（10）中生成256字节的RAM，并在配置文件中写入初始值。根据IMU的数据读写时序关系，FPGA芯片（10）中编程实现256字节RAM的读写控制接口，模拟IMU的数据读写和存储。

脉冲计数板将256字节的数据全部读出，然后经过数据传输板将256字节数据传回上位机，上位机软件比较读出的数据与数据传输板RAM中写入的初始值是否相同，完成IMU接口测试。

2、IMU特性参数仿真

数据传输板作为IMU模拟器，在数据传输板的FPGA芯片（10）中编程实现12个脉冲信号发生器，产生IMU仿真信号。IUM仿真信号包含了陀螺和加计的误差信息，信号频率由IMU特性计算得出，以便模拟IMU的真实信号。

陀螺脉冲信号频率满足

SP_a=Aω+D    (1)

式中：S=diag[S_x S_y S_z]，P_a=[P_ax P_ay P_az]^T，ω=[ω_x ω_y ω_z]^T，D=[D_x D_y D_z]^T， $A=\left[\begin{array}{ccc}1& M_{\mathrm{xy}}& M_{\mathrm{xz}}\\ M_{\mathrm{yx}}& 1& M_{\mathrm{yz}}\\ M_{\mathrm{zx}}& M_{\mathrm{zy}}& 1\end{array}\right].$

其中，P_a为陀螺脉冲信号频率；S为陀螺仪标度因数；A为陀螺仪的安装误差矩阵；ω为输入陀螺敏感轴的角速度；D为陀螺的常值漂移。

加计脉冲信号频率满足

KP_l=Cf+B    (2)

式中：K=diag[k_x k_y k_z]，P_l=[P_lx P_ly P_lz]^T，f=[f_x f_y f_z]^T，B=[B_x B_y B_z]^T， $C=\left[\begin{array}{ccc}1& C_{\mathrm{xy}}& C_{\mathrm{xz}}\\ C_{\mathrm{yx}}& 1& C_{\mathrm{yz}}\\ C_{\mathrm{zx}}& C_{\mathrm{zy}}& 1\end{array}\right].$

其中，P_l为加计脉冲信号频率；K为加计标度因数；C为加计的安装误差矩阵；a为输入加计敏感轴的加速度；B为加计的常值偏置。

IMU模拟器能够模拟IMU在6个位置的信号。根据下边各位置的关系式，能够得到每个位置IMU的角速度ω和加速度f，进而根据式(1)和式(2)能够确定6个位置IMU仿真信号的频率，实现IMU的特性参数仿真。

位置1：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L+\mathrm{\ω}}_1\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，L为纬度；ω_ie为地球自转角速度；ω₁为转台输入角速度。

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=0\\ f_z=g\end{array}\right.---\left(4\right)$

位置2：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z=-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L-\mathrm{\ω}}_1\end{array}\right.---\left(5\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=0\\ f_z=-g\end{array}\right.---\left(6\right)$

位置3：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L+\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(7\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=g\\ f_y=0\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(8\right)$

位置4：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x={-\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L-\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=-g\\ f_y=0\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(10\right)$

位置5：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin L+{\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(11\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=g\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(12\right)$

位置6：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y={-\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin L-{\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(13\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=-g\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(14\right)$

3、系统自检自校

利用并行线缆将数据传输板的自检自校接口与脉冲计数板的产品端接口相连接，数据传输板的FPGA芯片（10）产生的IMU仿真信号，从自检自校接口输出，经过线缆传到脉冲计数板的产品端接口。

数据传输板FPGA芯片（10）中生成一个定时器，定时周期为T=2π/ω₁，ω₁为转台输入角速度。每当定时周期到达时，定时器产生周脉冲信号，模拟转台转动的输出信号。

IMU仿真信号通过脉冲计数板的产品端接口进入FPGA芯片（8），FPGA芯片（8）中的12个计数器对各路信号进行4ms计数。每当4ms计数周期到达时，脉冲计数板将计数值传给数据传输板，然后数据传输板通过PCI总线将数据传到上位机。

上位机软件利用计数值计算陀螺的、标度因数S、安装误差A和常值漂移D，加计的标度因数K、安装误差C和常值偏置B，通过与IMU仿真器的误差设定值进行比较，检测系统的性能。IMU的6个位置都要进行测试，以完成IMU标定系统的自检自校。

本发明的优点在于：

（1）本发明能够实现IMU标定系统的自检自校，提高了IMU标定系统的可靠性和标定精度，为后续的标定实验提供设备保障；

（2）本发明能够进行IMU接口测试，检测标定系统与IMU的接口通信功能。

（3）本发明能够模拟IMU在6个测试位置的输出信号，仿真信号输出频率考虑了IMU的安装误差、标度因数、常值漂移和常值偏置等误差，能够模拟IMU的真实输出情况，实现了IMU的特性参数仿真。

（4）本发明能够利用IMU仿真器的输出信号，进行IMU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机，上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。

（5）本发明提出的方法是通过编写FPGA程序实现的。可以通过修改FPGA程序，适应不同种类IMU系统的自检自校，方便灵活，通用性强。

附图说明

图1为IMU标定系统的整体结构图

图2为本发明的方法流程图

图3为脉冲计数板组成框图

图中：

1-驱动模块	2-第一驱动芯片	3-第二驱动芯片
			4-隔离模块	5-隔离芯片	6-FPGA模块
7-配置芯片	8-FPGA芯片	9-差分、解差分模块
			10-差分芯片	11-解差分芯片	12-422通信模块
13-UART芯片	14-422电平转换芯片

图4为数据传输板组成框图

图中：

1-差分、解差分模块	2-解差分芯片	3-差分芯片
			4-422通信模块	5-422电平转换芯片	6-UART芯片
7-隔离芯片	8-FPGA模块	9-配置芯片
			10-FPGA芯片

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明涉及一种IMU标定系统的自检自校方法，IMU标定系统的整体结构如图1所示，包括脉冲计数板、数据传输板和上位机。在本发明中，通过数据传输板模拟IMU产生6路陀螺和6路加计信号，连接到脉冲计数板的产品端接口。脉冲计数板与数据传输板通过并行数据总线相连接，脉冲计数值和产品信息能够经线缆传到数据传输板。数据传输板为PCI总线板卡，安装在上位机机箱中，通过PCI总线实现与上位机的数据交互。上位机软件提供良好的人机交互界面，实现标定算法。

●脉冲计数板：产生陀螺同步信号SP1和加计同步信号RDA；提供IMU数据读写接口；对IMU输出信号进行脉冲计数。

●数据传输板：将脉冲计数板的数据传到上位机；产生IMU仿真信号。

●上位机：控制标定流程，完成IMU各误差项计算。

本发明将数据传输板作为IMU模拟器，产生IMU仿真信号，即6路陀螺和6路加计脉冲信号。IUM仿真信号包含了陀螺标度因数、安装误差、常值漂移、加计标度因数、安装误差和常值偏置等信息，能够最大程度模拟IMU的实际输出，实现了IMU的特性参数仿真。

将IMU仿真信号从脉冲计数板产品端接口输入，进行IMU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机，上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。

本发明的测试方法，流程如图2所示，具体包括以下3个步骤：

1、IMU接口测试

数据传输板的FPGA芯片（10）中生成256字节的RAM，并在配置文件中写入初始值。根据IMU的数据读写时序关系，FPGA芯片（10）中编程实现256字节RAM的读写控制接口，模拟IMU的数据读写和存储。

上位机软件发送读产品RAM命令，数据传输板将命令传给脉冲计数板，脉冲计数板FPGA芯片（8）根据时序要求产生读使能信号RD_EN，并将地址信号由产品端地址总线发出。信号经过隔离芯片（5）进行电平转换，变成5V TTL电平信号，通过频率信号驱动芯片（3）增加驱动能力，传到数据传输板的自检自校接口；数据传输板FPGA芯片（10）收到读使能信号RD_EN和并行地址信号后，将256字节RAM中对应地址的数据放在数据总线上；并行数据信号经过脉冲计数板的隔离芯片（5）传到FPGA芯片（8），FPGA芯片（8）读取数据，完成一次读操作。

脉冲计数板FPGA芯片（8）将256字节的数据全部读出，然后经过数据传输板将256字节数据传回上位机，上位机软件比较读出的256字节数据与数据传输板RAM中写入的初始值是否相同，由此检测脉冲计数板读取产品数据的功能。

2、IMU特性参数仿真

数据传输板作为IMU模拟器，在数据传输板的FPGA芯片（10）中编程实现12个脉冲信号发生器，产生IMU仿真信号。IUM仿真信号包含了陀螺和加计的误差信息，信号频率由IMU特性计算得出，以便模拟IMU的真实信号。

陀螺脉冲信号频率满足

SP_a=Aω+D    (15)

式中：S=diag[S_x S_y S_z]，P_a=[P_ax P_ay P_az]^T，ω=[ω_x ω_y ω_z]^T，D=[D_x D_y D_z]^T， $A=\left[\begin{array}{ccc}1& M_{\mathrm{xy}}& M_{\mathrm{xz}}\\ M_{\mathrm{yx}}& 1& M_{\mathrm{yz}}\\ M_{\mathrm{zx}}& M_{\mathrm{zy}}& 1\end{array}\right].$

其中，P_a为陀螺脉冲信号频率；S为陀螺仪标度因数；A为陀螺仪的安装误差矩阵；ω为输入陀螺敏感轴的角速度；D为陀螺的常值漂移。

加计脉冲信号频率满足

KP_l=Cf+B    (16)

式中：K=diag[k_x k_y k_z]，P_l=[P_lx P_ly P_lz]^T，f=[f_x f_y f_z]^T，B=[B_x B_y B_z]^T， $C=\left[\begin{array}{ccc}1& C_{\mathrm{xy}}& C_{\mathrm{xz}}\\ C_{\mathrm{yx}}& 1& C_{\mathrm{yz}}\\ C_{\mathrm{zx}}& C_{\mathrm{zy}}& 1\end{array}\right].$

其中，P_l为加计脉冲信号频率；K为加计标度因数；C为加计的安装误差矩阵；f为输入加计敏感轴的加速度；B为加计的常值偏置。

IMU模拟器能够模拟IMU在6个位置的信号。根据下边各位置的关系式，能够得到每个位置IMU的角速度ω和加速度f，进而根据式(15)和式(16)能够确定6个位置IMU仿真信号的频率，实现IMU的特性参数仿真。

位置1：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L+\mathrm{\ω}}_1\end{array}\right.---\left(17\right)$

其中，L为纬度；ω_ie为地球自转角速度；ω₁为转台输入角速度。

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=0\\ f_z=g\end{array}\right.---\left(18\right)$

位置2：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z=-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L-\mathrm{\ω}}_1\end{array}\right.---\left(19\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=0\\ f_z=-g\end{array}\right.---\left(20\right)$

位置3：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L+\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(21\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=g\\ f_y=0\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(22\right)$

位置4：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x={-\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L-\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(23\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=-g\\ f_y=0\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(24\right)$

位置5：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin L+{\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(25\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=g\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(26\right)$

位置6：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y={-\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin L-{\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(27\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=-g\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(28\right)$

3、系统自检自校

数据传输板FPGA芯片（10）中生成一个定时器，定时周期为T=2π/ω₁，ω₁为转台输入角速度。每当定时周期到达时，定时器产生周脉冲信号，模拟转台转动的输出信号。

首先进行位置1的测试，根据式(15)和式(16)得到位置1各路脉冲信号的频率。数据传输板FPGA芯片（10）产生IMU仿真信号，即6路陀螺和6路加计脉冲信号。IMU仿真信号中包含了陀螺标度因数、安装误差和常值漂移，加计标度因数、安装误差和常值偏置信息。仿真信号从自检自校接口输出，经过线缆传到脉冲计数板的产品端接口。

仿真信号通过脉冲计数板的隔离芯片（5）进入FPGA芯片（8），FPGA芯片（8）中的12个计数器对各路信号进行4ms计数。每当4ms计数周期到达时，FPGA芯片（8）发出同步信号SP2，通过差分芯片（10）将3.3V TTL信号转换成+2.5V和-2.5V差分信号传到数据传输板，同时将脉冲计数值输出到数据总线上。数据传输板FPGA芯片（10）收到同步信号SP2后，读取数据总线的值，然后由PCI总线传到上位机。

上位机软件利用计数值计算陀螺的标度因数S、安装误差A和常值漂移D，加计的标度因数K、安装误差C和常值偏置B，通过与设定值进行比较，位置1测试完成，然后进行位置2的自检自校。6个位置都进行测试，完成IMU标定系统的自检自校。

Claims (4)

1.一种IMU标定系统的自检自校方法，其特征在于：

本发明涉及一种IMU标定系统的自检自校方法，IMU标定系统的整体结构如图1所示。

●脉冲计数板：产生陀螺同步信号SP1和加计同步信号RDA；提供IMU数据读写接口；对IMU输出信号进行脉冲计数。

●数据传输板：将脉冲计数板的数据传到上位机；产生IMU仿真信号。

●上位机：控制标定流程，完成IMU各误差项计算。

本发明在数据传输板添加IMU模拟器功能，产生IMU仿真信号，即6路陀螺和6路加计脉冲信号。IUM仿真信号包含了陀螺标度因数、安装误差、常值漂移、加计标度因数、安装误差和常值偏置等信息，能够最大程度模拟IMU的实际输出，实现了IMU的特性参数仿真。

将IMU仿真信号从脉冲计数板产品端接口输入，进行IMU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机，上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。

（1）IMU接口测试

数据传输板的FPGA芯片（10）中生成256字节的RAM，并在配置文件中写入初始值。根据IMU的数据读写时序关系，FPGA芯片（10）中编程实现256字节RAM的读写控制接口，模拟IMU的数据读写和存储。

脉冲计数板将256字节的数据全部读出，然后经过数据传输板将256字节数据传回上位机，上位机软件比较读出的数据与数据传输板RAM中写入的初始值是否相同，完成IMU接口测试。

（2）IMU特性参数仿真

数据传输板作为IMU模拟器，在数据传输板的FPGA芯片（10）中编程实现12个脉冲信号发生器，产生IMU仿真信号。IUM仿真信号包含了陀螺和加计的误差信息，信号频率由IMU特性计算得出，以便模拟IMU的真实信号。

陀螺脉冲信号频率满足

SP_a=Aω+D    (1)

式中：S=diag[S_x S_y S_z]，P_a=[P_ax P_ay P_az]^T，ω=[ω_x ω_y ω_z]^T，D=[D_x D_y D_z]^T， $A=\left[\begin{array}{ccc}1& M_{\mathrm{xy}}& M_{\mathrm{xz}}\\ M_{\mathrm{yx}}& 1& M_{\mathrm{yz}}\\ M_{\mathrm{zx}}& M_{\mathrm{zy}}& 1\end{array}\right].$

其中，P_a为陀螺脉冲信号频率；S为陀螺仪标度因数；A为陀螺仪的安装误差矩阵；ω为输入陀螺敏感轴的角速度；D为陀螺的常值漂移。

加计脉冲信号频率满足

KP_l=Cf+B    (2)

式中：K=diag[k_x k_y k_z]，P_l=[P_lx P_ly P_lz]^T，f=[f_x f_y f_z]^T，B=[B_x B_y B_z]^T， $C=\left[\begin{array}{ccc}1& C_{\mathrm{xy}}& C_{\mathrm{xz}}\\ C_{\mathrm{yx}}& 1& C_{\mathrm{yz}}\\ C_{\mathrm{zx}}& C_{\mathrm{zy}}& 1\end{array}\right].$

其中，P_l为加计脉冲信号频率；K为加计标度因数；C为加计的安装误差矩阵；a为输入加计敏感轴的加速度；B为加计的常值偏置。

IMU模拟器能够模拟IMU在6个位置的信号。根据下边各位置的关系式，能够得到每个位置IMU的角速度ω和加速度f，进而根据式(1)和式(2)能够确定6个位置IMU仿真信号的频率，实现IMU的特性参数仿真。

位置1：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L+\mathrm{\ω}}_1\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，L为纬度；ω_ie为地球自转角速度；ω₁为转台输入角速度。

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=0\\ f_z=g\end{array}\right.---\left(4\right)$

位置2：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z=-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L-\mathrm{\ω}}_1\end{array}\right.---\left(5\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=0\\ f_z=-g\end{array}\right.---\left(6\right)$

位置3：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L+\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(7\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=g\\ f_y=0\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(8\right)$

位置4：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x={-\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin {L-\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_y=0\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=-g\\ f_y=0\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(10\right)$

位置5：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin L+{\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(11\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=g\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(12\right)$

位置6：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x=0\\ {\mathrm{\ω}}_y={-\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\sin L-{\mathrm{\ω}}_1\\ {\mathrm{\ω}}_z=0\end{array}\right.---\left(13\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{f}_x=0\\ f_y=-g\\ f_z=0\end{array}\right.---\left(14\right)$

（3）系统自检自校

利用并行线缆将数据传输板的自检自校接口与脉冲计数板的产品端接口相连接，数据传输板的FPGA芯片（10）产生的IMU仿真信号，从自检自校接口输出，经过线缆传到脉冲计数板的产品端接口。

数据传输板FPGA芯片（10）中生成一个定时器，定时周期为T=2π/ω₁，ω₁为转台输入角速度。每当定时周期到达时，定时器产生周脉冲信号，模拟转台转动的输出信号。

IMU仿真信号通过脉冲计数板的产品端接口进入FPGA芯片（8），FPGA芯片（8）中的12个计数器对各路信号进行4ms计数。每当4ms计数周期到达时，脉冲计数板将计数值传给数据传输板，然后数据传输板通过PCI总线将数据传到上位机。

上位机软件利用计数值计算陀螺的、标度因数S、安装误差A和常值漂移D，加计的标度因数K、安装误差C和常值偏置B，通过与IMU仿真器的误差设定值进行比较，检测系统的性能。IMU的6个位置都要进行测试，以完成IMU标定系统的自检自校。

2.根据权利要求1所述的一种IMU标定系统的自检自校方法，其特征在于，在数据传输板的FPGA芯片（10）中生成256字节的RAM，并在配置文件中写入初始值。根据IMU的数据读写时序关系，在FPGA芯片（10）中编程实现256字节RAM的读写控制接口，模拟IMU的数据读写和存储。将256字节的数据全部读出，上位机软件比较读出的数据与数据传输板RAM中写入的初始值是否相同，完成IMU接口测试。

3.根据权利要求1所述的一种IMU标定系统的自检自校方法，其特征在于，在数据传输板添加IMU模拟器功能，产生IMU仿真信号，模拟IMU在6个位置的输出信号。IUM仿真信号包含了陀螺和加计的误差信息，信号频率由IMU特性计算得出，能够模拟IMU的真实信号，实现了IMU的特性参数仿真。

4.根据权利要求1所述的一种IMU标定系统的自检自校方法，其特征在于，IMU仿真信号从脉冲计数板产品端接口输入，进行IMU标定系统的产品未在环测试，数据经脉冲计数板和数据传输板传到上位机，上位机软件对IMU的各误差项进行计算，完成IMU标定系统的自检自校。

Images