基于PXI的轴角数据转换器精度测试系统设计

针对某型设备轴角数字转换器精度测试需求的迫切性以及目前测试方法和设备不能满足本系统需要的问题,基于PXI总线搭建了扩展性好的硬件测试平台和自检平台,并通过对大量自检数据和系统误差性质的深入分析与研究,设计了一种系统误差补偿方法,减小了系统误差,提高了测试精度.同时,系统提供自动测试功能和自检功能.该系统已经成功得到应用...     

基于粒子群优化的三轴磁强计非线性误差校正

三轴磁强计的非线性误差是影响其测量精度的重要因素,而传统三轴磁强计误差模型仅考虑零偏、磁轴非正交和灵敏度误差,无法实现对磁测误差有效剥离和校正.通过对传统误差模型进行扩展,提出了三轴磁强计的非线性误差模型,并利用自适应粒子群优化(APSO)算法对非线性误差模型参数进行反演.实验结果表明:可以有效地补偿三轴磁强计的非线性测量误差,相较于传统校正方法,在误差参数规模较大情况下,APSO算法具有更好的全局搜索能力,可大幅提高误差参数反演精度及算法收敛速度.     

一种新的电子罗盘校准算法研究

针对复杂磁环境下磁强计误差补偿算法效果不理想而导致电子罗盘精度较低的问题,本文对磁强计的误差来源进行了详细分析与建模,提出了一种基于模拟退火算法(SA)的空间椭球磁强计校正方法,采用模拟退火算法,对磁强计测量数据进行空间椭球拟合,用估计的参数进行刻度系数与软磁干扰、硬磁干扰与零点偏移的整体误差补偿。最后,利用最小二乘法求解出非正交轴的方向余弦,进行非正交误差和安装误差补偿。最终利用设计的算法对某电子罗盘系统进行了航向角误差对比试验,实验结果表明该方法能准确计算出磁强计的误差参数,实测航向角精度从4.5°提高到0.4°,提高了一个数量级。该方法在电子罗盘的校准中具有了一定的工程参考价值。     

应用于皮卫星的地球磁场测量系统设计

设计了一种应用于皮卫星的地球磁场测量系统.分析了影响所设计磁强计测量准确度的各种因素,并通过置位/复位脉冲、信号处理电路以及电桥补偿的方法提高其准确度.为了测试地球磁场的真实大小,对磁强计进行了标定因数校正实验.考虑到皮卫星运行的复杂环境,对该系统进行了动态响应实验.实验结果表明设计的磁强计准确度高,测量误差(1σr)...     

一种新型微惯性姿态测量系统的 系统误差补偿及标定方法

微惯性姿态测量系统机械精度不高、系统误差和随机误差干扰多样和传统标定计算复杂。针对这些问题,提出一种新型微惯性姿态测量系统误差标定的方法。通过对姿态测量系统的不同微惯性器件进行分析,有针对性的建立系统误差补偿模型。再设置实验转台给定系统不同速率及角度,最后利用最小二乘法、六位置标定法分别进行系统误差参数求解,经解算标定出零位漂移、刻度因子误差和安装误差角。最后通过标定前后对比测试实验,证明了该方法原理简单、易于实现,能较好地补偿微惯性姿态测量系统的系统误差,提高姿态测量精度。     

关节式三坐标测量机系统误差的补偿及其实验

本文对关节式三坐标测量机用光学经纬仪进行了精密的系统误差测量及补偿实验.首先测定了关节转角与编码器读数的非线性误差。接着求出了测量机的结构参数精确值和编码器零位偏差,并编制了补偿软件。补偿实验表明使用改进测量软件可基本消除系统误差。     

阻尼技术在捷联掼导系统误差补偿中的应用研究

在捷联惯导系统中,误差控制与补偿是影响系统精度的最重要环节和手段;结合工程实际应用,充分考虑捷联惯导系统周期性振荡的误差特性,将阻尼技术应用于捷联惯导系统误差补偿中;设计合理的阻尼回路,利用系统自身的速度信息和外界的速度信息,以消除系统的周期性振荡误差,从而提高系统的导航精度;理论分析和实验结果表明,阻尼技术可以有效地消除系统的振荡性误差,从而抑制系统误差的积累,是系统误差补偿一种有效的方法.     

基于坐标变换的六维力传感器静态标定方法

为了提高传感器的测量精度,研究了六维力传感器标定矩阵的构造方法。首先,指出了传统标定矩阵的物理意义。然后,在传统标定矩阵中引入坐标平移变换算式,提出了一种综合考虑位置、姿态、坐标轴刻度比例缩放变换关系的六维力传感器静态标定方法。在标定试验的基础上,构造了标定矩阵,并对实测数据进行了补偿计算。误差分析表明:在传感测量系统无平移系统误差时,与传统标定方法相比,该方法的补偿精度略有下降。当在传感测量中加入平移系统误差时,该方法的补偿精度不变,而传统标定方法的测量精度明显下降。该方法起到了消除平移系统误差作用。     

航姿系统矢量场传感器校正的双内积法

三轴磁强计与加速度计广泛用于航姿系统中,针对其误差补偿问题,提出一种基于双内积的校正方法。该方法利用了地磁场和重力矢量自身模值守恒,以及二者在旋转轴上投影的不变性。该方法能克服基于椭球拟合的校正方法无法补偿非对准误差的缺陷,实现三轴磁强计及加速度计的完全校正。实验结果表明,该方法能有效改善航姿系统的精度且操作简便。     

微型航姿系统抗加速度干扰姿态估计研究

基于加速度计、陀螺仪和磁强计的航姿参考系统(AHRS)可提供航向角、俯仰角和横滚角等信息,但加速度计读数中包含的载体运动加速度会影响AHRS航姿精度.针对常用的基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的姿态估计算法,讨论了对运动加速度进行估计和补偿的两种不同方法,即内部估计法和外部估计法.仿真和实验结果表明,加速度外部估计法比内部估计法计算量小且补偿效果好,在动态环境下能获得较高的航姿精度.     

基于线性化参数模型的三轴磁场传感器校准方法

针对三轴磁场传感器零偏误差、刻度因子不一致性误差和非正交误差等,建立了磁场传感器的三个敏感轴与参考正交坐标系的转换矩阵;基于标量校准思想,推导了传感器三轴测量值与磁场标量值之间的线性化参数模型;根据最小二乘原理,进行传感器模型参数辨识。选取两款三轴磁通门磁力仪进行了误差校准实验研究,校准后,传感器的测量误差可以降低一个数量级。在实验过程中,不需要高精度的实验设备,在稳定地磁场环境下即可进行。实验研究表明,此方法是一种方便易行、精度较高的传感器校准方法。     

高精度数字陀螺仪安装误差标定与补偿方法

高精度数字陀螺仪精度高、使用方便,有着广阔的应用前景;而在实际应用中发现,安装误差是严重影响陀螺仪输出精度的主要原因之一。文中在推导高精度数字陀螺仪输出模型的基础上,提出通过求解比例系数来确定坐标变换矩阵,对高精度数字陀螺仪进行安装误差标定与补偿的方法。详细说明了高精度数字陀螺仪安装误差标定步骤和比例系数求解方法;实验结果表明：该方法能够有效的补偿高精度数字陀螺仪的安装误差,标定补偿后陀螺仪全量程测量范围内的绝对误差小于0.045°/s,测量精度提高了1-2个数量级,准确的将陀螺仪输出变换到载体正交坐标系下,为高精度数字陀螺仪的工程应用奠定了基础。     

数字闭环石英挠性加速度计量化误差分析与实验研究

数字闭环方案可以减小模拟伺服方案中A／D转换环节所引入的精度损失,而量化误差是影响数字闭环石英挠性加速度计系统精度的重要因素之一。介绍了数字闭环石英挠性加速度计检测系统的工作原理,讨论了AD,DA位数的选择依据,基于现有硬件检测电路,软件上采取AD,DA降位使用的方法分析量化误差对闭环系统精度的影响。搭建数字闭环实验系统,实验结果表明：在一定范围内,随着AD,DA位数的降低,量化误差影响增大,闭环系统精度降低,与理论分析相吻合,为数字闭环加速度计的精度改善提供必要的理论指导和实验基础。     

基于GATBX遗传算法的三轴磁通门磁力仪误差校正

为了得到高精度的磁场测试数据,需要对磁力仪的不正交误差进行校正.通过分析磁力仪产生误差的9参数校正因子,结合建立的误差校正数学模型,并以Sheffield大学研发的GATBX遗传算法工具箱为开发工具,对磁力仪不正交误差进行校正.实测数据证明,该算法能够有效的降低磁力仪的不正交性带来的误差影响.     

一种软磁薄膜磁滞回线测量系统设计*

影响磁通门传感器性能的关键因素之一是软磁薄膜铁芯的性能,针对传统方法和现有仪器测量软磁薄膜磁滞回线的缺点,在分析了长条形软磁薄膜的退磁问题基础上,给出了退磁场对磁滞回线影响的修正方法。采用STM32单片机、LabView软件及数字积分技术设计了一种低成本、小误差软磁薄膜自动化测量系统。通过对电镀软磁薄膜和软磁合金带材样品的测试,并与振动样品磁强计测试结果相比较,结果表明两者矫顽力的相对误差在10%以内,证明了该系统的有效性和准确性。     

低成本无人机姿态测量系统研究

由于低成本的MEMS惯性器件本身的限制,单独使用时精度低、稳定性差,在短时间内会产生较大的误差,无法完成长时间中等精度的导航,解决这个问题常用的方法是采用现代信息融合技术来提高姿态测量系统的精度。利用地磁场、重力场这2个姿态参考向量,采用扩展Kalman滤波(EKF)对不同来源姿态数据进行数据融合,实现了低精度MIMU与磁传感器组合航姿系统。仿真和实验证明:3个姿态角的静态误差小于0.5°,航向角的动态误差小于3°,该系统能够保证无人机姿态测量的精度。     

地磁传感器误差参数估计与补偿方法

地磁传感器误差参数通常在事前标定校准,但校准参数在长时间的置放后,或者应用环境的发生改变时,地磁传感器校准参数将会发生变化,从而造成磁测补偿效果并不理想。为期解决上述问题,本文提出了基于滤波技术的地磁传感器误差参数估计与补偿方法。仿真结果表明该方法是可行的,最为重要的是磁传感器通过参数估计与磁测补偿后,其测量精度最少提高了一个数量级。     

基于DSP的小型捷联航姿系统的设计与仿真

针对以捷联惯导为中制导的战术导弹,设计了一种基于数字信号处理器（DSP）的小型数字化捷联航姿应用系统,并对捷联航姿系统的算法及器件误差补偿进行了分析与仿真。首先针对捷联航姿系统提出了器件误差的简化模型,然后通过对比四阶增量法和四阶龙格库塔法解四元数微分方程,提出了以四阶增量法为基础构建快速执行算法。最后采用一组实测信号对系统进行了仿真验证。结果表明,传感器的精度对仿真结果具有明显的影响,对惯性器件的实时误差补偿是非常必要的。所选算法的计算量与存储量都不大,在实际计算中可以选用。该系统具有运算速度快、精度适当等特点,不仅可用于小型战术导弹,也可用于其它低成本的小型导航领域。     

基于数字工业摄像的非接触扭矩传感测量研究

提出一种基于工业数字摄像的扭矩测量方法,通过CCD工业相机采集轴表面应变前后的图像信号,并对两图像信号进行二维的相关计算和基于梯度法的亚像素位移计算,得到轴表面的应变位移量,进而计算出扭矩。设计了与电阻应变法测扭矩的对比实验,并进行了误差分析。实验结果表明：数字工业摄像的扭矩测量系统精度高,并且系统结构简单,能够适用于轴面微小形变位移的测量。