一种惯性测量组合的静态标定方法研究

某些情况下,在惯性测量组合的标定与对准过程中,转台的调平及寻北精度不能满足要求,大大降低了标定和对准的精度.为了弥补上述不足,文中提出了六位置标定方案.利用六位置方案对惯性仪器主要误差项进行标定,并进行了误差补偿的研究.通过仿真及误差分析,证明这种标定方案可以满足高精度、实时性的要求.     

捷联惯导系统陀螺安装误差的精确标定方法

给出了一种实用的高精度捷联惯导陀螺安装误差标定方法。该方法利用了加速度计测角原理.测试出转台台面与转轴的非正交角,在陀螺的安装误差计算中消除了非正交角引起的误差,实际测试结果表明,安装误差的标定精度高达角秒级。该方法已广泛应用于多个捷联惯导系统的标定。     

惯导平台加速度计安装误差自标定方法研究

加速度计安装误差直接影响惯导平台的制导精度,而射前自标定可以有效降低其影响.首先由加速度计坐标系定义平台坐标系,只需三个误差角完全表示该误差;然后优选三个特殊位置进行标定;最后给出了采用零力矩法估计它们的公式和算法.算法仿真和标定精度分析结果表明本方法是有效的.     

捷联惯组中陀螺组合标定方法研究

捷联惯组(SIMU)标定是惯性导航的前提,标定结果的好坏将对惯性导航精度产生直接的影响.利用方向余弦法推导了陀螺组合的标定模型,在使用位置转台和没有精确的北向参考基准情况下,阐述了提高陀螺组合标定精度的方法,这些方法的核心是尽量减小或估计出地球自转运动的影响.最后对各标定方法实用性进行了简要分析和比较.     

双轴旋转激光捷联惯导系统在线标定技术

激光捷联惯导系统中陀螺和加速度计误差是影响系统导航精度的关键因素,结合双轴旋转激光捷联惯导系统自身的结构特点,提出了一种以速度误差和位置误差作为量测信息的双轴旋转激光捷联惯导系统在线标定方法,该方法可以在静态及行进等不同状态下完成在线标定。车载试验结果表明,在外场没有试验室标定设备如标定平板、高精度转台的条件下,按文中设计的标定路径及标定方法,可以准确估计出激光陀螺和加速度计的各项误差参数。该标定方法对标定环境、标定设备要求较低,且方法原理简单、易于实现。     

转台安装误差对光学捷联惯导标定的影响分析

针对双轴转台标定时安装误差对光学捷联惯导标定的影响,推导了双轴转台安装误差与标定参数的数学关系,分析并量化了转台安装水平误差、方位误差对标定结果的影响。得到以下结论:转台安装误差对陀螺标定结果与加速度计零偏标定结果没有影响;当转台安装水平误差为11’时,加速度计标度因数误差为10-5;假定加速度计真实失准角为5’,转台水平误差为1°,则标定后的加速度计失准角误差仅为0.1″。结论可作为修正双轴转台安装误差的理论依据。     

中低精度捷联惯测装置的不开箱标定方法研究

针对中低精度捷联惯测装置，提出了一种实用的不开箱条件下的标定方法。该方法不需要大型精密测试转台，而是用一套精度较高的惯测装置来标定低精度的惯测装置。文中给出了一套六位置测试方法。理论分析表明，该方法通过最小二乘法能有效地分离陀螺和加速度计的各项误差。     

无人地面平台多传感器的联合外标定方法

针对现有的传感器标定方法的不足,提出一种采用3D标定物的无人地面平台多传感器联合外标定方法。在参考和借鉴国内外学者的智能移动机器人传感器标定研究成果的基础上,建立了无人地面平台和多传感器坐标系;并从3D标定物、多层激光测距仪的外标定、多层激光测距仪和CCD摄像机的联合外标定、坐标系之间的齐次变换和L-M非线性最优算法等几个方面论述多传感器的外标定方法和步骤;对标定结果进行了验证和误差分析。现该方法已经成功应用于中型无人地面平台项目。应用结果表明:该方法能修正各传感器的安装位姿误差,保证标定后的各传感器的测量精度和目标(障碍物)在平台坐标系的一致性。     

基于系统标定理论的机械和光学惯导统一标定算法

针对传统标定算法依赖转台精度的缺点,文中从导航速度误差与惯性仪表误差参数的基本方程出发,深入分析了导航速度误差各方向分量与光学惯导误差参数的关系,给出了标定位置选取的原则;并在光学惯导系统标定的理论基础上,详细推导了导航速度误差与机械惯导陀螺零偏的关系,结合机械惯导输出模型,深入分析了过载系数的辨识方法,统一了机械和光学惯导的系统标定算法。仿真结果表明,该方法辨识精度高,降低了对转台的定位精度的要求,提高了标定设备的使用性。     

光纤陀螺SINS十位置系统级标定方法

针对传统的系统级标定方法状态变量维数高、标定参数可观测性差等特点,提出一种十位置系统级标定方法。该方法以分立式标定结果为初值,以速度误差和姿态误差作为观测量,合并加速度计标定误差和光纤陀螺标定误差,降低Kalman滤波器维数。设计10个位置对SINS标定误差进行估计,然后将估计值进行解耦,计算SINS标定参数。仿真和转台实验结果表明:十位置系统级标定方法可以一次性标定出标度因数、安装误差和零位等24个标定参数。     

一种激光陀螺捷联惯性导航系统级标定方法

为优化激光捷联惯性导航在卧式三轴转台上的系统级标定方案,设计了卧式三轴转台外环轴整周旋转对惯性测量单元（IMU）误差参数的激励方法。基于捷联惯性导航的误差方程,阐述了速度误差与IMU误差参数间的关系,从而建立IMU系统级标定模型。该模型具有加速度计误差参数仅反应在观测量北向分量、陀螺误差参数仅反应在观测量东向分量的特点,消除了加速度计和陀螺误差参数标定误差的相互影响。根据准D最优准则,设计了正二十面体12点计划的双轴位置单轴速率翻滚法,利用最小二乘法辨识出IMU的24项误差参数。通过给加速度计和陀螺加入不同测量噪声,对IMU标定模型进行仿真,结果表明该方法可抑制加速度计和陀螺的测量噪声对标定结果的影响。     

单轴旋转捷联惯性导航系统加速度计尺寸误差标定方法

加速度计尺寸误差在载体角运动情况下,会造成捷联惯性导航系统导航解算误差,这在单轴旋转捷联惯性导航系统中尤为显著。为提高导航精度,提出一种新的加速度计尺寸误差标定方法。通过分析单轴旋转调制下尺寸误差的作用机理,建立导航误差与尺寸误差的数学模型;为进一步提高标定效果,引入加速度计等效误差作为扩展观测量,利用可观测性分析方法设计具体的标定路径,通过滤波获取尺寸误差参数。仿真和实验结果表明,相比仅以速度误差为观测量的方法,该方法可以实现对加速度计尺寸误差的更高精度快速标定,导航速度解算误差可降低约50%.     

惯性测量组合零偏的一种现场标定方法

高精度的惯性测量组合(IMU)中,现场标定零偏十分必要.基于输入输出模相等的原则,推导出一个IMU零偏的多位置现场标定方法,该方法是无偏的,且对重力加速度误差不敏感.证明了三个标定位置定理,指出IMU零偏的现场标定至少需要四个位置且IMU测量矢量的顶端不能在同一个平面内,给出了四位置标定精度最高的条件.仿真证明了标定方法的可行性和标定位置定理的正确性.     

激光干涉系统在飞行模拟转台校准中的应用

电液伺服飞行模拟转台为复杂的、大型的专用仿真设备,在半实物仿真实验系统中,为飞行器提供角姿态运动。在频繁、长时间使用的情况下,其技术状态可能产生变化,所以就需要对飞行模拟转台的性能指标进行校准。由于飞行模拟转台工作环境的特殊性,需要研发一种新的能够应用于转台的校准方法。本文建立一种新型的激光干涉测量系统,给出了该系统的组成和原理,分析了测量过程中的误差来源和影响,说明了其在飞行模拟转台校准方面的应用。     

应用分块三次多项式的导引头测角精度标定

为减小和消除零件机械加工、装调及传感器误差等对某激光捷联导引头测角精度的影响,提出应用分块三次多项式的导引头测角误差标定方法。根据各项系统误差特点,同时考虑实验过程中随机误差对标定的影响,采用分块三次多项式分别建立探测器输出俯仰角、偏航角到实际指向矢量俯仰角、偏航角的映射关系,实现了测角误差标定。研究结果表明：标定后俯仰角和偏航角误差均值分别由原来的0.136 0°、0.336 4°降至0.004 7°、0.001 5°,标准差也分别由原来的0.382 0°、 0.375 2°降至0.026 9°、0.022 7°;该标定方法在导引头工作视场内具有较高的精度和良好的一致性,且避免了构造复杂的数学模型进行参数识别,简便易行,可推广至类似系统的误差标定工作中。     

靶场时统装置同步误差实时校准方法与分析

针对靶场时统装置同步误差校准过程中无法实时获取校准结果的问题,提出了基于精密时钟协议(PTP)的时统装置同步误差远程实时校准新方法,对时统装置同步误差实时校准系统的不确定度进行了分析;实验与分析结果表明:新方法可对同步误差为1μs的时统装置开展实时校准,为事后的数据处理提供时间修正,也可满足靶场装备信息化管理需要.     

基于高阶卡尔曼滤波的激光捷联惯导系统级标定方法

随着激光捷联惯导系统的不断发展,系统对于误差标定的精度要求也在不断提高。在现有系统级标定算法的基础上,全面考虑了惯性器件零偏、安装误差角、标度因数误差、加速度计二次项、内杆臂等误差,并在计算速度和位置误差观测量时考虑了外杆臂误差,提高了激光捷联惯导系统误差模型的准确性,并基于此设计了一种基于高阶卡尔曼滤波算法的系统级标定方法。通过实验验证表明,与分立式标定方法相比,所提出的系统级标定方法具有更高的标定精度,能够满足高精度激光捷联惯导系统的标定需求。     

基于最优解析的陀螺现场免转台标校方法

作为载体姿态测量的重要惯性器件,陀螺在使用过程中由于长时间运输及存放等因素会产生误差漂移,造成对运动参数测量精度的降低,由此带来陀螺器件在使用前误差再标校的需求。根据现场无高精度转台设备支持的工作条件及中等精度陀螺指标需求,提出一种基于最优解析的陀螺现场标校方法。通过建立陀螺输出与地球自转角速率及加速度计输出间的映射关系式,将标校问题转换为最优解析问题;同时采用改进遗传算法,达到现场简易操作、不依赖转台等辅助设备、缩短标校时间、提高标校精度的目的。开展数学及半实物仿真实验,验证了所提方法的有效性,结果显示该方法能够有效地获得满足中等精度陀螺的标校结果,具有现场实用价值。     

基于外部坐标测量的六自由度并联机构标定方法

针对六自由度并联机构校准精度问题,提出了一种基于外部坐标测量的标定方法。利 用通用测量设备测量并联机构的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,其构造方式保证了所有 几何参数的可辨识性,从而不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器。在 此基础上,通过对冗余方程组的优化求解,可以得到并联机构各参数的估计值,并用它们替代理想 参数进行反解运算,实现误差补偿。仿真表明,此方法能够抑制测量噪声的影响,发挥并联机构不 存在误差累积的特性,标定后并联机构校准精度能够达到测量噪声的量级。最后将此方法应用于 实际设备的标定,经过误差补偿后其精度提高了5 倍以上。     

基于多体系统运动学理论的三轴转台装配误差建模分析

作为造成三轴转台最终误差主要的系统误差源,装配误差在装配过程中难以避免。本文应用多体系统运动学误差理论和齐次变换推导了考虑装配误差影响的三轴转台最终误差公式。通过仿真比较了各误差项对三轴转台定向及定位精度的影响,探讨了三轴转台有误差的运动规律,为误差指标的分配、误差概率设计和最终误差的分离奠定了基础。