基于ADIS16488 MEMS IMU标定测试方法研究

MEMS惯性器件误差是导航系统主要的误差源,而确定性误差和随机误差是惯性器件主要误差,确定性误差可以通过标定补偿.本文通过分析MEMS IMU标定误差模型,设计了加速度计的6位置标定法和陀螺仪的速率快速标定法,推导了适用最小二乘的标定参数辨识方程.以ADIS16488 MEMS IMU为标定测试对象,利用高精度3轴转台进行了标定试验,标定误差补偿后MEMS IMU器件精度等级提高了至少1个数量级,证明该方法有效.     

分立标定中捷联惯导标定参数间的关联性影响

光学捷联惯导误差随时间积累,分立式标定作为一种误差补偿技术,是提高惯导精度的必要手段。惯导标定参数主要有标度因数、安装偏角、零偏,文章在阐述IMU标定原理的基础上,推导了标定过程中参数误差的传播途径,理论分析了标定参数之间的关联性影响,得到以下结果:零偏重复性误差对标度因数和安装偏角的标定无影响;标度因数非线性和重复性误差对安装偏角和零偏的标定无影响;零偏稳定性误差对标定因数和安装偏角的标定有影响;陀螺的角度随机游走对陀螺三个标定参数均有影响;加速度计的随机噪声对加速度计的三个标定参数均有影响;陀螺的标度因数不对称性对陀螺的安装偏角和零偏的标定有影响;安装偏角重复性误差对陀螺的零偏标定有影响而对标度因数标度无影响,对加速度计的标度因数和零偏的标定无影响。结论对于惯导系统性能评估、误差分配和器件设备选型具有重要意义。     

基于PSO优化神经网络和空间网格的机器人位姿标定方法

该文提出一种将机器人的位置和姿态拆分开,分别进行标定的机器人位姿标定方法。采用空间精度控制网格标定机器人定位误差,粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)优化神经网络标定机器人定姿误差。该方法以指数积公式(product of exponentials,POE)为基础建立机器人正向运动学模型,用映射法建立空间网格,用三坐标测量臂测量机器人位姿,用空间网格精度标定定位误差,用PSO优化的神经网络标定定姿误差。其优点在于既标定机器人工具中心点(TCP)的定位误差,又标定机器人工具坐标系的姿态误差,使得机器人定位、定姿误差都得到补偿。实验结果表明机器人的定位、定姿均方根误差减小接近一个数量级。     

六维力传感器静态标定系统误差分析

介绍了六维力传感器静态标定系统的构成,分析了标定系统的误差来源,建立了综合误差模型,并针对该误差模型提出了减小误差、提高测量精度的措施。分析结果表明,该静态标定系统的MZ通道的满量程误差为2.48%,其余通道均在2%以下。加载力的方向偏差是六维力传感器标定系统误差的主要来源,标定时应该使用高精度的方向校准设备,减小力的加载误差。     

等比力法与等角位置法测试加速度计误差模型系数的比较

阐述了在重力场下分别用等比力法和等角位置法标定加速度计的方法,给出了加速度计误差模型系数的不确定度公式,比较了两种方法的加速度计误差模型系数的标定精度,对加速度计进行了实际测试和误差分析,实验结果表明两种方法的加速度计标定精度各有优劣,可针对不同误差系数的标定精度选择其一。     

离心机误差对陀螺加速度计K2和K3项标定精度的影响

为了准确标定陀螺加速度计的二阶非线性误差系数K2与三阶非线性误差系数K3,首先在带反转平台的离心机上建立坐标系,进而在考虑离心机误差源的基础上,推导出了陀螺加速度计上的精确比力输入和角速度输入,再根据陀螺加速度计的误差模型,给出了离心机各个误差源对K2、K3项标定误差的贡献．仿真试验给出了各误差项对于K2、K3项标定的具体影响大小,可通过误差补偿提高陀螺加速度计K2、K3项的标定精度,并且给出了不同精度加速度计在进行标定时要重点考虑的离心机误差项：同时仿真表明。采用带反转平台的离心机对陀螺加速度计进行标定时可以不进行加速度计调心：另外,主轴速率与反转平台回转轴角速度矢量大小不完全相等,方向不完全相反对标定结果几乎无影响．     

基于线振动台的液浮陀螺仪二次项误差系数标定方法研究

为提高液浮陀螺仪静态误差模型系数中二次项系数的标定精度,提出了线振动台振动整周期的方法来标定液浮陀螺仪。在充分考虑线振动台的寄生转动和垂直度误差,测试时产生的角振动以及陀螺仪的安装误差的基础上,设计了六位置法来标定陀螺仪二次项系数的标定方案。该方法抑制了线振动台的寄生转动、测试时产生的微小角振动以及陀螺仪的安装误差对标定精度的影响,能够提高液浮陀螺仪在线振动台上测试的精度。最后进行了相应的误差分析,验证了该方法能够准确的标定出陀螺仪的二次项误差模型系数,标定精度可达10~(-4)(°/h/g~2)数量级。     

基于三轴转台的惯测组合最优标定方法研究

三轴转台是惯性测量单元模型系数标定的核心设备,其综合指向误差会对标定测试造成影响,降低了惯性测量单元的应用精度。面向实际应用,基于黑箱分析方法进行了仿真分析和数据挖掘,研究了综合指向误差造成的测试误差规律,并据此编排了基于UOT形式三轴转台的惯性测量组合最优分立式标定方法。该方法通过24个位置和5个初始状态下的6次转动测试,在尽可能减少标定时间的基础上最大程度抑制了标定误差,标定精度显著优于传统标定方法,具有重要的工程应用价值。     

基于差商法的嵌入式角位移传感器自标定

为了摆脱对高精度基准器具的依赖实现对嵌入式角位移传感器的现场标定,结合传感器的结构特点提出了一种利用单个读数头测量值差商的方法实现自我标定。该方法利用傅里叶逼近模型将读数头的误差分离为多次谐波的叠加,采用测量值向前差商的方法获取标定模型的中间变量,运用泰勒展开对差商方法进行了误差估计,并通过提高差商阶数降低模型误差,为了保证标定精度,结合最小二乘算法对标定参数进行了寻优。运用自标定方法对两台不同对极数的嵌入式角位移传感器进行了标定实验,并与传感器常用的比较标定方法进行了对比实验。实验结果表明,两台传感器的误差分别从标定前的±30″和±25″,降低至±2.6″和±2.2″,精度得到了大幅度提高,最终的标定参数与传感器实际的误差成分相吻合,标定精度与比较标定的精度基本相同,能够满足嵌入式角位移传感器的高精度、高效率标定要求。     

多通道舰载星敏感器标定方法

对系统参数的精确标定是研制高精度测量仪器过程中的重要工作。对于多通道舰载星敏感器来说,其光学系统和设备结构参数的精确标定是进行精确定位的重要前提。综合考虑舰载星敏感器光学系统中存在的原点误差、指向误差、轴系不正交、比例尺误差、倾斜误差以及畸变建立了光学系统参数标定模型和方法,结合多通道的系统结构特点建立了设备结构参数标定方法。方法总体标定精度约5?,满足舰载星敏感器定位精度需求。     

精密小型Hexapod并联机器人标定实验及精度分析

为了提高精密小型Hexapod并联机器人的运行精度,对机器人进行了标定实验及精度分析.推导了Hexapod机器人结构参数的误差模型、设计了标定步骤和算法,并在三坐标测量机上对机器人进行标定实验;从机构角度对Hexapod机器人的间隙误差来源进行了分析,并推导了间隙误差对机器人位姿误差的映射关系数学模型;推导并分析了计算过程中最小二乘误差、牛顿-拉普森迭代误差的数学模型,分析了机器人结构参数的辨识精度.标定实验结果表明：经过误差补偿,机器人位姿坐标的最大位移误差由0.267 6 mm降为0.010 5 mm;最大转角误差由0.006 8 rad降为0.001 1 rad.Hexapod机器人标定及精度分析方法对于开发精密型并联机器人具有参考价值.     

全光路像差校正自适应光学系统中共模波前传感器标定方法研究

根据光波在介质中的传播规律,首先详细分析了全光路像差校正自适应光学系统的工作原理,然后对常规方法标定共模波前传感器后的系统校正残余误差作了分析,并从校正残余误差和操作的简易程度两个方面分析了常规方法标定共模波前传感器存在的缺点,最后针对全光路像差校正自适应光学系统的特点,提出了两种新的共模波前传感器标定方法,详细推导了两种方法标定共模波前传感器后全系统的校正残余误差.结果显示,两种方法标定共模波前传感器后,其校正残余误差只与常规方法标定共模波前传感器后系统的校正残余误差中的一种误差有关.     

三轴磁传感器快速标定方法研究

针对现有的三轴磁传感器标定过程比较复杂,而且对环境要求较高等问题。提出基于椭球拟合的三轴磁传感器标定方法,利用绕"8"字的方式实现三轴磁传感器快速标定。采用基于最小二乘的椭球拟合方法标定三轴磁传感器的零点误差、灵敏度误差、不正交角误差。建立绕"8"字方式标定准确度的评价指标角度覆盖度,通过实验研究得到角度覆盖度必须达到1.3以上才能得到高准确度的标定参数。通过标定朝向与角度覆盖度综合实验,得到提升标定准确度的绕"8"字操作方法,简化标定过程。     

钢绞线拉伸试验用大标距引伸计的标定

对发生故障的钢绞线拉伸试验用大标距引伸计进行了修复和标定，并对标定结果进行了处理和分析。分析结果表明：标定后的大标距引伸计的误差与出厂时标定的误差具有可比性，可以运用到钢绞线的拉伸试验中。     

一种减小加速度计重力法标定中安装误差影响的方法

针对加速度计重力法标定中由安装误差引入初始失准角的问题。提出了一种基于非线性最小二乘拟合法的修正模型,并通过重力法静态标定装置对修正模型进行实验验证。实验结果表明,修正模型能准确标定出初始失准角参数,减小加速度计重力法标定中安装误差对标定结果的影响。     

动态随机球的标定误差与测量次数的关系

本文介绍了随机球标定技术的原理。针对随机球标定方法的两种方法(静态法和动态法),本文分别分析了两种方法的标定误差与测量次数之间的关系。依据数理统计原理和合理的假设,理论分析表明静态法是一种特殊的动态法。两种方法的标定误差随测量次数增加呈N-1/2递减。针对动态法,本文进行了动态法随机球标定实验。实验结果表明,动态法的标定误差与测量次数之间近似符合N-1/2规律。     

基于波长函数的辐射温度计一点标定法及其精度的理论估计与实验验证

叙述了通过测量辐射温度计波长函数和一个温度点的输出信号,从而得到辐射温度计全量程标定方法估计了各项误差源对温度标定误差的影响,给出了重要结论。进一步以某多波长高温计为例,在黑体炉标定实验基础,进行了一点标定法的验证,结果证明该方法可以得到较高精度的标定。     

激光跟踪仪测角误差的位移标定法

提出了激光跟踪仪测角误差的位移标定方法,通过在跟踪仪的切向位置上引入标准位移量,根据余弦定理对跟踪仪的角度码盘的误差进行标定.在小位移的情况下,跟踪仪角度的变化量很小,由此引入的非线性误差可以忽略,测角误差可以通过位移误差直接反映出来,当给定的标准位移测量不确定度已知时,其角度标定的不确定度可以直接估算出来.     

惯性导航系统中加速度计标定方案设计与研究

本文主要基于车载筒装导弹基础之上,对捷联惯性导航系统的加速度计标定方法和误差机理进行了研究。首先,对惯性导航系统加速度计误差机理进行分析,提出了加速度计的标定补偿方案,以车载作为激励方式,设计了不开箱加速度计标定方法,该方法能够对误差进行补偿来提高关系导航系统的精度。     

声强空间分布及水听器灵敏度标定误差分析

在非开阔水域中采用比测法标定水听器灵敏度时,声源附近的声强空间分布因多途声波相干叠加呈现分层特点,引起水听器灵敏度标定结果存在系统性误差.声场仿真和垂直阵实测证实了声强分层现象,解释了在非消声水池中进行水听器灵敏度标定试验的误差成因.提出在消声水池或开阔水域进行灵敏度标定试验,并将水听器和标准小球同深度布设,可消除声强分层现象或降低其引入的误差.