前阵子跟一位做惯导的工程师聊天他说他们最怕的不是客户讲精度不够而是客户回一句你们出厂的测试报告我看着挺好怎么装到设备上跑两天就飘了他说这话一出来基本能猜到七八成——不是器件坏了是标定这一环没做透。出厂时测的那几个数是在一张稳稳当当的桌子上测的装到整机上温度变了、姿态变了、应力也变了那些没被标出来的误差就一起冒头了。先分清两类误差能补的和不能补的IMU 的误差粗分只有两类。一类是确定性的零偏、标度因数误差、三轴非正交和敏感轴失准角、安装偏角还有对重力敏感的那几项。它们的共同点是重复——同一个温度、同一个姿态下这只模组的偏差基本是固定的可以测出来也可以补回去。另一类是随机的角度随机游走、零偏不稳定性、速率随机游走、量化噪声。这些不管你怎么标都在标定消不掉只能靠滤波去压、靠指标去筛。所以第一件事是别搞混。指着一个随机游走偏大的器件说标一下就好了那是白费工夫反过来明明是可补的零偏没补却去堆算法也补不回来。零偏和标度因数是怎么测出来的最常见的办法是六位置法。把模组依次翻到六个不同姿态每个姿态静止放稳采集加速度计的输出。重力矢量的大小是已知的它在各个敏感轴上的投影随姿态变化于是零偏、标度因数、轴间非正交这些未知量就被摆成了一组方程联立解出来。陀螺的零偏和标度因数靠转台。绕敏感轴以已知角速率正转一圈、再反转一圈正反数据的组合能把零偏和标度因数分开——这正是正反转的意义只往一个方向转是分不开的。没有转台怎么办还有多位置静态法借地球自转角速度在不同姿态下的投影同样能解出一部分参数只是对噪声水平和采样时长要求更高。温度补偿不进温箱走一遍等于没补MEMS 陀螺和加速度计的零偏是随温度走的。常温下零点很稳的模组冷启动或者从室外进到暖房里航向就会慢慢漂。做法不复杂但要有耐心把模组放进温箱在工作温度区间里从低温到高温取多个点每个点静置到热平衡之后再采集然后把零偏随温度的变化拟合成分段线性或者多项式曲线把系数写进模组存储或者随上位机标定文件走。症状其实很好认——只是冷启动漂跑热了就稳或者环境温度一变航向就缓慢地偏。多半是温补的点取少了或者拟合的区间没盖住实际工况。还有个容易忽略的地方温补系数是写进模组里还是放在上位机的标定文件里用法完全不同。写进模组换一台主机不用重标放在文件里换了软件或者重装系统就得记得把文件一起带上否则等于没补。轴对准差的那几度比零偏还显眼器件自己的轴和模组结构基准面之间一定是有夹角的。焊接、贴装、灌封每一步都会带来一点点偏。标定的做法是以结构基准面、定位销或者安装孔为参考把这组夹角矩阵标出来、固化进参数。装到整机上还得再标一次。IMU 坐标系和车体、设备坐标系之间还有一个安装偏角这个角没对齐姿态解算出来就是系统性偏斜而且越用越明显。这类偏角的来源也不神秘模组在机壳里装歪半毫米换算成角度可能就是零点几度静态时看不出来一动起来就现形。工程上常见的是静态多位置自标定或者借助 GNSS、里程计这类外部观测用卡尔曼滤波在线把零偏和安装偏角一起估出来。出厂校准顺序比仪器重要把工序串起来大致是这样一条线预热常温下测零偏和标度因数进温箱做全温区零点采集拟合温补模型标轴间非正交与轴对准把系数写入并固化常温复检一遍做振动或者冲击之后再复测最后出一份能追溯到序列号和批号的标准报告。顺序里有两个细节特别容易踩。一个是标定完再拆装线缆牵拉、连接器应力、螺钉拧紧力矩、灌封胶固化收缩都会把零偏带偏所以标定之后的机械状态要锁住。另一个是复检要看逐次开机零偏的一致性而不是看单次读数好不好看。写到最后标定不是一道一次性工序它决定的是模组装进整机之后能稳住多久。挑惯导模组的时候与其盯着一只样机的常温零偏不如多问几句温补系数给不给轴对准矩阵给不给标定报告和复检周期有没有建议。这些答案比拼一个漂亮的出厂读数有用得多。