捷联惯导系统加速度计标度因数和安装误差的试验标定

研究了捷联惯导系统惯性测量组合中加速度计标度因数和安装误差的标定问题。对捷联惯性测量组合中3路加速度计建立了输出模型,提出了在三轴转台上采用多位置试验对加速度计标度因数和安装误差进行标定的方法。实验表明,本方法能够有效地标定出惯性测量组合中加速度计的标度因数和安装误差,具有较高的精度,对提高捷联惯导系统的精度有着重要的作用。     

捷联式惯导系统中加速度计的数据采集

详细分析研究了加速度计的数据采集方法,采用大规模可编程门阵列(FPGA)实现可编程高精度A/D转换器的初始化和数据读取,提高了系统的集成度和稳定性,实现了捷联惯导系统数据的快速采集,数据采集精度为2×10-5gn。     

基于多元回归模型的捷联惯性测量组件标定技术

应用多元统计分析方法,对捷联惯性测量组件(SIMU)的系统标定技术进行了研究.在考虑加速度计横向灵敏度影响的情况下,将SIMU加速度计组件视为一个整体,提出了SIMU加速度计组件的多元回归模型,并且给出了模型参数的估计公式.多位置标定及静态测试实验结果表明,采用多元回归分析可有效地标定出加速度计组件的刻度系数矩阵、等效安装误差矩阵和等效零位偏置向量.     

捷联惯导系统现场标定方法

陀螺漂移会对捷联惯性导航系统的导航定位误差产生直接的影响,所以需要用实验的方法标定出陀螺漂移,并进行补偿;陀螺漂移随时间和环境变化,因此采用实验室标定方法会降低系统的精度;文章提出一种基于卡尔曼滤波技术的现场标定方法,给出了现场标定时系统的状态方程,分别推导了采用速度、速度加姿态为观测信息时的量测方程;利用奇异值可观测度分析方法比较机动状态不同,观测信息不同的五种现场标定方案的陀螺漂移的可观测度,从而确定了两种最优现场标定方案,即在以速度为外部观测量的情况下,使载体处于“S”型机动状态和在载体静止的情况下,速度加姿态为观测信息;通过仿真实验验证了这两种标定方案可以有效提高现场标定的精度。     

基于椭球假设的三轴加速度计误差标定与补偿

为提高三轴加速度计测量精度,根据其误差来源和产生机理,建立了误差模型;通过对误差模型分析,指出三轴加速度计输出轨迹符合椭球假设,提出一种椭球拟合法确定误差模型,实现对加速度计误差补偿。三轴加速度计捷联安装到三自由度转台进行误差标定和补偿,实验结果表明:加速度计最大、最小绝对误差可以减小100倍左右,精度达到10-3m/s2。该方法对采集数据的姿态没有太高要求,补偿效果显著,简单易行。     

激光陀螺捷联惯导系统的误差参数标定方法

为降低激光陀螺捷联惯导系统误差参数标定对高精度转台的要求,在不精确对北和调平的情况下,综合分析北向基准误差、水平基准误差、转台轴正交度误差、角位置误差以及标定时间等诸多因素,考虑对称位置和整周期旋转等编排原则,改进了速率标定方案,标定出陀螺仪的标度因数和安装误差,同时提出了一种十二位置连续转动标定方法,标定出陀螺仪的零偏以及加速度计的误差参数项.实验结果表明,与传统方法相比,标定精度相当,降低了对标定转台的要求,减少了标定时间,有较高的工程应用价值.     

光纤捷联系统标定技术研究

概括了光纤陀螺、石英加速度计的基本原理,并在其基础上分析了测试方法。利用Allan方差技术给出惯性器件的静态特性,利用自行改进的非线性度测试方法给出惯性器件的线性程度,为捷联惯导系统中的器件选择提供理论依据。分析了光纤陀螺的数学模型,以光纤陀螺指天正反转方案设计了陀螺标定实验。研究了石英挠性加速度计的数学模型,给出指天二十四位置和指北二十四位置两种标定编排结构。并结合实物对以上方案进行了验证。     

捷联惯导在轨标定算法研究

为了保证长期在轨工作的捷联惯性导航系统的精度,设计了一种捷联惯导在轨标定算法.通过分析捷联惯导的主要误差源,建立了标定误差模型和导航误差模型.用加速度计的零位漂移、陀螺仪的零位漂移、陀螺仪的标度因数误差和安装误差构造系统状态方程,利用卫星导航系统提供的速度、位置信息和星敏感器提供的姿态信息构造量测方程,经过滤波运算得到各项误差估计值.算法解决了捷联惯导与星敏感器坐标轴不重合的问题,提高了嵌入式计算机的计算能力.最后对算法进行了数学仿真,仿真结果证明了算法的有效性.     

一种数据融合车载捷联惯导系统在线标定方法

研究捷联惯导系统标定准确性问题,在没有精密转台等辅助仪器环境下,长时间放置车载惯导标定,存在扩充陀螺和加速度计零偏、刻度因素、安装误差等问题,为解决上述问题,提出了一种利用惯性/卫星的速度、位置、姿态全组合观测量的方法,采用开环滤波对惯性器件进行系统级的估计和补偿。利用可观测性和导航仿真数据进行分析,仿真结果表明,在一定时间内惯性器件误差逐步收敛,初步实现了在线/无需拆卸的惯性器件误差标定。补偿后性能较补偿前有明显的提高,改进方法具有一定的理论和工程参考价值。     

基于矩阵分解的捷联惯导多位置系统级标定方法

针对捷联惯导系统级标定中滤波法路径设计复杂、误差参数辨识未进行深入的理论分析等问题,提出一种基于矩阵分解的系统级标定算法。将系统级标定中的拟合法路径设计引入滤波法,对静止和转动过程中的误差参数辨识进行深入的理论推导和分析,设计一组7位置连续标定路径。基于矩阵分解将安装误差角分解为非正交角和正交的失准角,建立包含21项误差参数的标定误差模型,以速度误差和姿态误差为观测量,建立27维Kalman滤波模型。仿真结果表明：加速度计和陀螺零偏标定误差分别优于3μg_n和0.000 15°/h,标度因数误差优于4.5×10^-6,安装角误差优于1″,标定时间小于30 min,实现了高精度的误差参数全标定。     

一种新的无陀螺惯性测量组合标定方法

无陀螺惯性测量组合在角速率解算过程中不仅需要知道加速度计标定因数、零偏及实际安装方向向量,还需要准确获取加速度计的实际安装位置.针对上述特点,以加速度计输出模型为基础,提出并建立了一种广泛适用于各种无陀螺惯性测量组合的标定方法.该方法经转台位置和速率实验验证可以准确得到加速度计标度因数、零偏及安装误差,进一步提高了载体线加速度和角速率解算精度,从而为后续的姿态解算奠定基础.     

基于混合智能算法的参数标定方法

针对非线性系统的多参数定标问题,结合最小二乘法和遗传算法各自的优点,提出了一种收敛速度较快、精度较高的混合智能算法。首先通过改进的最小二乘法计算得到问题的次优解,以此作为遗传算法的基因中心值,并将基因范围动态缩小进行进化计算,从而获得最优解。实验结果证明混合算法在工程应用中是有效的。     

一种双轴电容式微机械加速度计

提出一种双轴电容式微机械加速度计的结构形式.采用一个质量块敏感两个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好,以梳齿电容实现差动的静电驱动、电容检测.利用MATLAB软件对敏感结构参数、性能参数进行了计算、分析,用ANSYS仿真软件对敏感结构进行了静态和模态分析,从理论上验证了所提出的双轴电容式微机械加速度计整体结构的可行性.     

声表面波加速度计中压膜阻尼技术的研究

分析论证了压膜阻尼应用于声表面波加速度计的可行性。利用机电模拟方法,建立完整的声表面波加速度计等效电路模型。通过对该模型进行计算机仿真分析,总结出各种压膜阻尼参数影响声表面波加速度计性能的规律,从而为声表面波加速度计的设计提供重要的理论依据。     

基于AKPSO算法的加速度计快速标定方法

针对粒子群优化（ PSO）算法在加速度计标定优化后期出现的早熟、陷入局部最优的不足,以及KalmanPSO（ KPSO）算法在设计与应用过程中存在的缺陷,提出了基于自适应 Kalman 滤波的改进 PSO （ AKPSO）算法,并将其成功应用于加速度计快速标定。利用粒子群状态空间Markov链模型,建立了粒子群系统状态方程和观测方程;采用指数加权的自适应衰减记忆Kalman滤波来对粒子的位置进行估计。加速度计标定仿真结果表明：所提出的算法在收敛速度、收敛精度方面都要优于PSO,KPSO算法,有效地提高了加速度计的标定精度。     

加速度计标定用三轴摇摆台控制系统仿真与试验研究

针对加速度计测量对三轴摇摆台高精度要求,提出一种对其控制进行系统联合仿真的方法,并给出试验结果。在给出摇摆台数学模型的基础上,设计了摇摆台位置—速度—电流反馈的三环控制结构,并给出了利用ADAMS和Matlab协同仿真的控制结构图。仿真和试验结果表明：转台的转矩幅值波动小,位置信号的跟踪性能完全满足指标要求,可以实现加速度计的精确标定。     

舰船模型试验用加速度计标定方法研究

为模拟舰船模型运动过程中加速度的输出状态,通过加速度计的静态输出与转台旋转的动态输出相结合的方法来实现.利用最小二乘法、阻尼最小二乘法以及Isight数据优化方法来处理测量数据,并得到加速度计的标定系数,从而使标定后的加速度计达到工程应用的精度.     

基于小波降噪与最小二乘估计的石英挠性加速度计模型辨识

石英挠性加速度计在惯性导航系统中具有重要作用,其使用精度影响着整个系统的精度。为提高加速度计的使用精度,对其进行了重力场静态翻滚测试,采用融合小波降噪与最小二乘估计的方法实现加速度计模型参数辨识。利用拟合残差标准差和系数估计的不确定度来评价辨识的效果,对重力场静态测试时加速度计两种安装方式下的测量信号进行了实验测试,并通过仿真实验来验证所采用方法的有效性。实验结果表明,所采用的方法获得的加速度计模型系数具有较高精确度。     

MEMS数字倾角仪的标定补偿方法研究

在介绍MEMS数字倾角仪组成结构的基础上,根据数字倾角仪内部MEMS加速度计的输出特性,对MEMS加速度计的敏感单元建立数学标定模型,提出并推导了一种适用于MEMS数字倾角仪的标定方法;该方法可以得到双轴MEMS数字倾角仪中加速度计的零位电压、标度因数矩阵、安装误差系数等敏感项参数;通过重力场静态翻转实验对实验室研制的数字倾角仪进行标定;最后使用MATLAB拟合计算得到所求标定参数,并对测试结果进行了误差分析和补偿对比;实验结果表明,该方法能使MEMS数字倾角仪的测量精度提高到±0.05°,可以满足高精度的角度测量需求。