JJF
国防军工计量技术规范
JJF（军工）219—2019
便携式惯性测量组合校准装置校准规范
Calibration Specification of Portable Inertial Measurement
UnitCalibrationDevice
2019-12-20发布
2020-04-01实施
国家国防科技工业局发布 JJF（军工）219—2019
便携式惯性测量组合校准
装置校准规范 Calibration Specification of Portable
JJF（军工）219—2019
Inertial Measurement Unit
Calibration Device
主要起草单位：国防科技工业4312二级计量站
参加起草单位：国防科技工业长热力一级计量站
国防科技工业4211二级计量站国防科技工业3213二级计量站 JJF（军工）219—2019
本规范主要起草人：
蔡铁鑫 （国防科技工业4312二级计量站）程 杨 （国防科技工业4312二级计量站）吴 平 （国防科技工业4312二级计量站）申恒艳 （国防科技工业4312二级计量站）管鹏举 （国防科技工业4312二级计量站）周思源 （国防科技工业4312二级计量站）谢 源 （国防科技工业4312二级计量站）张 菁 （国防科技工业4312二级计量站）丁艳萍 （国防科技工业4312二级计量站）朱琰雯 （国防科技工业4312二级计量站）申 琳 （国防科技工业4312二级计量站）
参加起草人：
戴宜霖 （国防科技工业长热力一级计量站）黄永昌 （国防科技工业4211二级计量站）王长荣 （国防科技工业3213二级计量站） JJF（军工）219—2019
目录
范围引用文件.. 术语和定义
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4 概述
计量特性 5.1 陀螺仪零偏误差 5.2 加速度计偏值误差 5.3 陀螺标度因数误差 5.4 加速度计标度因数误差 6 校准条件。 6.1 环境条件 6.2 校准用设备！
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校准项目和校准方法 7.1 校准项目 7.2 校准方法
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3
校准结果的表达 9 复校时间间隔附录A 原始记录格式. 附录B 证书内页格式.. 附录C 校准结果不确定度评定示例
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便携式惯性测量组合校准装置校准规范
1范围
本规范适用于陀螺仪零偏测量范围在-5()/h～5()/h、加速度计偏值测量范围在-0.01go～0.01go的便携式惯性测量组合校准装置（以下简称“校准装置”）的校准，其他同类型校准设备或装置的校准亦可参照本规范进行。 2引用文件
本规范引用了下列文件： GJB585A一1998惯性技术术语凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的
引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。 3术语和定义
下列术语和定义适用于本规范。 3.1惯性测量组合inertialmeasurementunit（IMU）
由3个正交安装的陀螺仪、3个正交安装的加速度计、相关辅助电路及结构体等部分构成，测量运动载体在飞行中绕载体三个轴向转动的角速率和沿载体三个轴向运动的加速度的装置，以下简称“惯组” 3.2陀螺仪零偏误差gyrozerobiaserror
在规定测量条件下使用校准装置对惯组进行校准，得到的惯组陀螺仪零偏与实际陀螺仪零偏之间的误差，单位为（）h。 3.3加速度计偏值误差accelerometerbiaserror
在规定测量条件下使用校准装置对惯组进行校准，得到的惯组加速度计零位与实际加速度计零位之间的误差，本规范中go为当地重力加速度，单位为m/s 3.4陀螺仪标度因数误差 gyroscale factor error
在规定测量条件下使用校准装置对惯组进行校准，得到的惯组陀螺仪标度因数与实际陀螺仪标度因数之间的误差，为相对误差，量纲为1。 3.5加速度计标度因数误差accelerometerscalefactorerror
在规定测量条件下使用校准装置对惯组进行校准，得到的惯组加速度计标度因数与实际加速度计标度因数之间的误差，为相对误差，量纲为1。 4概述
便携式惯性测量组合校准装置是一种便携的惯组专用校准装置，该装置不需使用传统高准确度转台，即可对惯组各项参数进行校准。
校准装置主要工作原理为被校惯组安装在专用配套工装中，放置在大理石平板上，按照规定的位置对专用配套工装进行位置翻转，测量设备采集被校惯 JJF（军工）219—2019
组输出，位置翻转结束后，计算被校惯组陀螺仪零偏、加速度计偏值、陀螺仪标度因数、加速度计标度因数，并显示输出，原理框图如图1所示。校准装置采用多位置翻转方式对惯组的陀螺仪通道和加速度计通道进行激励和测量，对陀螺仪通道和加速度计通道的参数进行计算，获得惯组的性能参数
连接电缆 D
被校惯性测量组合
测量设备
USB
便携计算机
专用配套工装
大理石平板
D
D
图1便携式惯性测量组合校准装置原理框图
校准装置主要由测量设备、便携计算机、专用配套工装、连接电缆等组成。 校准装置主要用于校准不同类型及用途惯组的陀螺仪零偏、加速度计偏值、
陀螺仪标度因数、加速度计标度因数。 5计量特性 5.1陀螺仪零偏误差
陀螺仪零偏误差：±0.005()/h。 5.2加速度计偏值误差
加速度计偏值误差：±5×10-g0 5.3陀螺仪标度因数误差
陀螺标度因数误差：±2.5×10-5。 5.4加速度计标度因数误差
加速度计标度因数误差：±3×10-5。 6校准条件 6.1环境条件
a）温度：23±5℃； b）相对湿度：不大于80%： c）供电电压：220V±22V，50Hz±1Hz： d）其它：周围无影响计量性能的振动、冲击和磁场干扰。
6.2校准用设备
校准用设备应经过计量技术机构检定或校准，满足校准使用要求，并在有效期内。 6.2.1标准惯性测量组合
陀螺仪零偏误差：土0.001(°)/h 加速度计偏值误差：土1×10-go;
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陀螺仪标度因数误差：土5×10-6；加速度计标度因数误差：土1×10-5。
6.2.2大理石平板
工作面平面度准确度级别：3级。 7校准项目和校准方法 7.1校准项目
a）陀螺仪零偏误差 b）加速度计偏值误差 c）陀螺仪标度因数误差 d）加速度计标度因数误差
7.2校准方法 7.2.1校准前准备
对大理石平板和安装标准惯组的专用配套工装的安装定位面进行擦，对大理石平板进行水平调平，调平准确度：土30”。
按图2连接仪器，将标准惯组安装在专用配套工装上，测量设备与标准惯组连接，通电后工作正常。按标准惯组预热时间对整套系统进行预热。
信号输出
便携式惯性测量组合
标准惯性测量组合
校准装置
输入
图2陀螺仪零偏误差校准的连接示意图
7.2.2计量特性校准
系统预热完成后，按以下流程对校准装置进行校准： a）按校准装置的使用方法对标准惯组进行位置翻转，并采集标准惯组输出
数据；
b）位置翻转结束后，校准装置自动对采集数据进行计算，输出陀螺仪零偏加速度计零偏、陀螺仪标度因数、加速度计标度因数测量结果：
c）按照流程a）～b）对标准惯组测量6次，相邻两次测量间隔≥4h，且测量间隔之间内标准惯组需断电。 7.2.3校准结果计算
根据7.2.2操作，可以得到六次测量数据。每次测量数据按公式（1）计算校准装置的陀螺仪零偏误差ADo、AD、ADo按公式（2）计算校准装置的加速度计偏值误差△K、AKo,、AK，按公式（3）计算校准装置的陀螺仪标度
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因数误差AE、△Eiy、AE，按公式（4）计算校准装置的加速度计标度因数误差AKir、AKiy、AK。
通过以上数据处理，每个校准项目均可获得六组误差数据。每个项目取误差数据平均值作为该项目的校准结果。
[△Dox=Dox-Dox ADo, = Dor -Doy Do-=Doz-Do
(1)
式中： Dox、Doy、Doz—用校准装置测得的标准惯组陀螺仪零偏，°h； Dox、Doy、Doz 一标准惯组陀螺仪零偏实际值，°/h。
[△Kox=Kox-Kox AKo, = Kor -Koy Ko.= Koz-Ko?
(2)
式中： Kox、Koy、Koz -用校准装置测得的标准惯组加速度计偏值，go； Kox、Koy、Koz -标准惯组加速度计偏值实际值，go。
AE= Ex-El
Eix Ely E,, E, El
AE,
(3)
AE, E2-E.
式中： Eix、E1r、Eiz—用校准装置测得的标准惯组陀螺仪标度因数： EixvEiy、Eiz 一标准惯组陀螺仪标度因数实际值。
AK,.= _ Kix -Kx
Kix KiyK,
AK,
(4)
Kiy
AKi, - Kiz-Ki
Ki:
式中： Kix、K1y、K1z—用校准装置测得的标准惯组加速度计标度因数： Kix、Kiy、Kiz 一标准惯组加速度计标度因数实际值。
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