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。     

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。     

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.     

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。     

基于双离心机的加速度计动态校准装置

加速度计动态校准装置基于双离心机原理,通过主离心机和从离心机的同时旋转产生动态线加速度,从而实现对加速度计的动态校准.介绍了加速度计动态校准装置的工作原理,建立了其复现加速度的幅值数学模型,针对在大过载条件下从离心机精密旋转问题,设计了从离心机的结构形式和控制方案,并对校准设备所复现加速度的幅值不确定度进行了分析和试验验证,试验结果表明该装置复现动态加速度幅值测量不确定度优于0.2％.     

激光捷联惯性组件精确标定方法研究

建立激光捷联惯性组件(SIMU)的输出模型;研究双轴位置转台下高精度激光SIMU的多位置标定方法,通过正、反向转动和四位置对消标定出激光陀螺的脉冲当量、安装偏差和常值漂移;应用多元回归分析法标定出加速度计的脉冲当量、安装偏差和零偏;分析了地球自转角速率、转台角位置基准偏差对陀螺标定的影响;阐述了提高陀螺组件标定精度的方法。对某型激光SIMU(陀螺漂移稳定性0.007°/h,加速度计零漂5×10-5g)进行标定与实时补偿,静态导航1 h最大纬度误差0.13海里(n mile),经度误差0.24海里(n mile);动态车载实验1 h定位误差0.7723海里(CEP)。     

一体化三轴线加速度计静态标定方法的研究

三维线加速度计标定及性能测试较为困难,且国内外尚无测试标准.针对此,结合所研制的基于厚膜技术E型一体化三维线性加速度传感器与相关研究工作,在分析传感器结构、性能及特性输出矩阵的基础上,就重力场中实现静态标定等进行理论推导,并详细推导出标定的数学模型,给出测试结果.     

基于步态加速度的步态分析研究

介绍了基于加速度传感器的便携式步态数据采集模块的设计方案.重点分析了步态加速度信号的特征,以及利用步态加速度的无偏自相关特性提取步态参数方法,并通过分析、对比人单步(左、右脚步)与步态周期间的相关系数,实现了步态对称性的评估.     

一种加速度计的标定补偿方法研究

针对微惯性测量组合(MIMU)中的三轴加速度计因为安装误差的缘故,会在恶劣的锥运动环境下出现误差发散问题,本文提出一种基于三轴位置速率转台的静态旋转多位置补偿标定方法.本文通过分析误差角补偿模型来设计相应的标定试验流程,然后利用非线性拟合的数据处理方法,准确计算出标度因数矩阵和加速度计电压.最后,经过标定试验和误差计算,与十二位置标定法对比发现,本文所设计的标定补偿方法能够将误差小一个数量级,能有效提高加速度计输出精度,具有重要的工程实践意义.     

基于工业控制计算机为核心的线加速度表综合测试系统

介绍了一种以工业控制计算机为核心的线加速度表性能参数综合测试系统.它利用计算机对伺服电机转动的精确控制来实现翻滚转台位置的精确控制,并采用高性能数据采集卡实现对数据的实时DMA采集和处理,综合测试系统可同时对多个线加速度表进行自动测试,从而大大提高了测试精度和效率.     

MEMS微惯性测量组合标定技术研究

在介绍MEMS微惯性测量组合组成结构的基础上,根据MEMS陀螺和MEMS加速度计的输出模型,提出并推导了一种MEMS微惯性测量组合标定方法。利用该方法标定微陀螺的基本思路是:设置转台以速率方式运行,并且确定合适的旋转角速率间隔,使微惯性测量组合每个轴向的陀螺仪分别敏感不同的角速率,然后通过一系列计算,求解出待标定的零点偏置电压、刻度因子、交叉耦合系数及其对应的安装误差角。标定加速度计的方法类似,不同之处是设置转台以位置方式运行。理论分析和实验结果表明,利用本文所介绍的这种标定方法能够准确地将MEMS微惯性测量组合的输出电压值转化为对应的角速度和比力信息,为后续精确的姿态解算和导航计算奠定基础。     

基于小波分析的MEMS加速度计输出噪声消除

目前MEMS加速度计普遍存在信噪比低、灵敏度不高等缺点,其主要原因是系统内部电路中的干扰与噪声使得有用信号完全淹没在噪声之中,其中1/f分形噪声是主要的噪声.由于1/f分形噪声在小波域中展示出某些特殊性质,且小波分析兼具时-频分析与尺度分析的功能,为了有效消除1/f分形噪声,提出了一种基于小波分析与自适应阈值滤波的多尺度滤波算法.以信噪比、均方根误差作为去噪效果的定量指标,将本文算法与Donoho小波阈值滤波算法进行比较,仿真结果表明,改进的自适应阈值滤波算法优于Donoho阈值滤波算法.运用于MEMS加速度计噪声消除上科学有效.     

压电式加速度传感器的频响检测分析

频响特性是传感器的重要指标,频响分析是一种得到广泛应用的系统分析方法。介绍了一种频率响应检测技术的实现方法,论述了振动信号采集、分析程序的实现,检测的硬件系统主要为多通道高速采集卡、信号发生调理装置。利用该检测系统对不同厂家、型号的压电式加速度传感器进行检测实验,实验结果表明此系统可以完成对压电式加速度传感器的频响检测分析。     

用于末敏弹稳态扫描运动测量的微惯性测量单元标定方法研究

对用于末敏弹稳态扫描运动测量的微惯性测量单元提出了一种标定方法.末敏弹的稳态扫描运动有其自己的特点,因此对微惯性测量单元的标定也有一定的特点.据此对常用的微惯性测量单元的误差模型进行了简化,从而对微惯性测量单元建立了适当的误差模型.之后,通过进行速率实验和位置实验,应用线性拟合以及最小二乘法,对误差模型中的参数进行标定.最后,根据实际的标定结果讨论了误差模型的合理性.