MIMU在不同情况下的可观测性分析

基于微机电系统(MEMS)技术的微惯性测量单元(MIMU)在体积、重量、功耗都具有显著优势,但是其较大的惯性器件误差限制了其应用范围。通过引入旋转调制技术抑制其影响,使得MIMU能够实现寻北应用,目前这方面已经得到比较多的研究。但是不足之处在于缺乏对MIMU的可观测性分析,而状态是否可观测与Kalman滤波能否准确估计误差状态量是紧密联系的。该文针对MIMU在静止、多位置、连续旋转3种情况下,基于实测数据用Kalman滤波分析其可观测性。结果表明:静止情况下MIMU的航向姿态角误差很大,无法自对准;通过绕航向轴及俯仰轴旋转的多位置方案,可以使得MIMU的误差状态量完全可观测;连续旋转情况下,Kalman滤波可以在较短时间内估计出航向角及天向加速度计零偏,并在一段时间后估计出方位陀螺漂移,但是无法准确估计出水平方向的陀螺漂移及加速度计零偏,不过寻北算法可以估计出水平方向的惯性器件常值误差。该研究结果为提高MIMU自对准精度以及评估其性能提供了途径和理论依据。