加速度计全量程标度因数不对称性标定算法研究

全量程标度因数不对称性是高精度石英挠性加速度计的一项重要指标,其大小对于惯导系统的导航精度具有非常大的影响。在加速度计精密离心机测试中,由离心加载引起的各种误差是进行加速度计标定的主要影响因素,论文给出了适用于精密离心机测试的加速度计输出模型与数据求解方法。为提高标定精度,以标度因数测试误差作为衡量指标,对输入数据进行迭代与修正;对修正后的测试数据进行三阶拟合,计算正向与负向标度因数,从而得到全量程标度因数不对称性。经试验验证,测试数据修正后可将标度因数误差从10-4降低至10-9,标度因数不对称性水平从10-4提高至10-5。     

一种双轴旋转惯性导航系统的重要参数快速自标定方法

为了提高双轴旋转惯导重要参数标定的快速性和精度，提出一种快速自标定方法。通过设置不同的标定路径可以在10 min内完成陀螺和加速度计的零偏以及标度因数误差的标定。该方法利用基于姿态误差观测的卡尔曼滤波完成陀螺零偏的估计。通过六位置翻滚并以速度误差作为观测量进行卡尔曼滤波，完成加速度计的零偏及标度因数误差的标定。使天向陀螺绕方位轴旋转4周，使水平陀螺绕水平轴转动4周，通过计算旋转前后的姿态误差完成陀螺标度因数误差的估计。仿真和试验结果表明，该方法可以实现双轴旋转惯导重要参数10 min内完成自标定，且具有较高的精度。     

基于低精度离心机的平台惯导系统加速度计高精度系统级标定方法

高动态、大过载是未来导弹、飞行器的标志性特征,这一特征对惯导系统性能指标尤其是加速度计的性能指标要求尤为严苛.针对此,分析了平台惯导系统加速度计主要非线性误差(标度因数对称性和二次项系数)的传统离心标定方法的缺陷,提出了基于低精度离心机的平台惯导系统加速度计高精度系统级标定方法.该方法是利用惯导系统的速度和位置误差积分作为观测量进行Kalman滤波估计,不仅能对加速度计的非线性误差进行更有效估计,而且能克服传统离心标定方法对离心机的高精度要求.最后通过离心试验验证了该标定方法的有效性,试验结果表明,加速度计非线性误差补偿后的速度和位置误差小于补偿前相应误差的25％.     

一种精密离心机误差分析与精度评定方法

介绍了用于线加速度计精密离心试验的精密离心机设备各项误差的来源和定义。详细分析了精密离心机各项误差在线加速度计离心机试验中对仪表给定加速度精度的影响并给出了具体的计算方法。在线加速度计精密离心机试验中,可根据每个误差项的具体来源和影响,对误差项进行补偿或忽略,以提高测试精度和降低试验难度。对于计入的误差项,可计算出具体的数值,从而综合确定出精密离心机设备对整个测试实验的不确定度影响。通过研究精密离心机误差模型,找到了提高精密离心机给定加速度输入精度的途径,给出了工程化的用于精密离心机精度评定的方法。     

陀螺加速度计交叉二次项的线振动台测试方法

为了提高陀螺加速度计的标定精度,有必要对交叉二次项进行精确的标定。提出了一种陀螺加速度计交叉二次项在精密线振动台上的测试方法,通过分析陀螺加速度计的测试原理建立了包含交叉二次项的误差模型。利用分度头将陀螺加速度计翻滚到不同的位置,测量陀螺加速度计进动整周期的相关时间参数和输出数据。通过计算加速度计模型输出与平均角速率积分之间的关系,准确辨识出陀螺加速度计误差模型中的各误差项系数。该方法可以有效抑制陀螺加速度计的输出误差,提高标定的精度。最后通过仿真分析,验证了该方法可以准确辨识出陀螺加速度计的二次项、交叉二次项等高阶误差项系数,辨识精度达到了10~(-7),进一步提高了陀螺加速度计在线振动台上的标定精度。     

一种基于模观测法的离心机加速度计组合标定方法研究

为了实现惯性组合中加速度计误差模型系数的整体标定,提高惯性导航系统的导航精度,应用模观测法重点实现了对加速度计二次项系数的标定.应用Tylor级数对加速度模型的解进行多项式展开,利用最小二乘法求得含误差模型系数的中间变量,并给出了加速度计的二次项系数、标度因数以及零偏的计算公式.设计了20位置法对加速度计组合进行标定,通过仿真验证了该方法的有效性,并分析了安装误差角和杆臂误差对系数标定精度的影响.结果 表明,安装误差角与杆臂误差对系数标定的影响小于10-8,在实际标定过程中可以忽略.     

一种分体式石英振梁加速度计的研制

加速度计作为导航制导系统的重要元件，要在严酷的条件下及系统全生命周期内保证精度、稳定性、线性度等性能指标要求，这对加速度计的研制提出了极大的挑战。介绍了一种基于振梁谐振和力频特性原理的分体式石英振梁加速度计，给出了加速度计的总体结构和简化的力学模型，并进行了受力分析，指出不能简单通过增加摆质量的厚度来提高加速度计的标度因数。阐述了用双端固定音叉结构制作石英振梁的工艺加工过程，指出铬金掩膜的制作是振梁加工的关键工序。针对振梁等效参数，电路采用具有更大增益的双门振荡器方案。最后，对加速度计进行了标定测试，标度因数为55Hz/g，量程达到±70g，4h的零偏稳定性为8.1μg。测试结果表明，双振梁推挽差分输出的设计有效改善了加速度计的零偏稳定性。     

多传感器微惯性测量单元标定技术研究

基于设计生产的一款每个敏感轴集合两种类型MEMS陀螺仪和加速度计的微惯性测量单元(MIMU),提出了一种MIMU精确标定测试方法。该方法以MIMU整体为标定对象,考虑了温度对零偏、标度因数的影响、传感器轴间不完全正交误差及结构安装误差等因素,对MIMU中各惯性传感器的初始零偏、标度因数、交叉耦合系数等参数进行了标定。产品标定测试结果证实了该方法的有效性。     

IEEE推荐的线加速度计精密离心机测试规范

提供了一份关于线加速度计精密离心机测试的操作和分析指南，包括从制定计划开始的每个测试阶段。论述了可能的误差源和数据分析的典型方法。目的是提供对离心机试验中包含的影响测量精度的各种因素的详细分析，既涉及离心机自身，又涉及数据采集过程。讨论了模型方程，既涉及离心机，又涉及典型的线加速度计，每种方程都针对适应各种特定特征和各自的误差源的需求。给出了从离心机测试数据推导被测加速度计的各种模型方程系数的一套新的迭代矩阵方程解。     

小量程摆式加速度计的小角度十二点翻滚测试方法

针对量程小于±1g的加速度计,提出了小角度十二点翻滚测试法来标定加速度计的模型方程。分析了小角度翻滚测试的原理,给出了模型系数计算公式,并利用该公式进行了理论仿真研究和实际测试,该测试方法得出的偏值K_0、标度因数K_1和输入轴安装误差角δ_o的值与国军标测出系数值的误差分别为0.36‰、0.09‰和3.24‰,其余模型参数也有较高的可信度,验证了小角度十二点翻滚测试方法的可行性。     

离心机精度对加速度计二次项标定精度的影响

离心机是标定高精度加速度计二次项系数(k2)的主要设备之一,其精度水平对k2标定精度具有重要影响。为揭示这种影响规律,指导测试设计,在常用的加速度计多项式模型基础上,建立了k2标定精度与离心机精度之间的数学模型,并利用MATLAB仿真。仿真结果表明,k2标定精度受离心机精度及其输出加速度幅度共同影响。在给定离心机精度的情况下,需要根据k2精度目标来设计离心机输出加速度范围,以免影响测试结果。     

高精度石英挠性加速度计力矩器磁路仿真分析

针对石英挠性加速度计标度因数非线性误差主要来源于力矩器磁路性能非线性及不同温度下加速度计参数随力矩器中永磁体磁性能变化产生漂移的问题,建立了力矩器的1/4二维有限元分析模型,对使用新型永磁体加速度计力矩器磁路进行计算,得到了不同结构下工作气隙磁密分布规律及不同温度下工作气隙磁密的温度系数.依据仿真结果,优化设计后的气隙磁密线性长度增加了72％,实测数据证明该方案加速度计的二阶非线性误差优于5×10-6,同时该方法为仿真计算加速度计标度因数的温度系数提供了新思路.     

带反转平台离心机主轴回转误差对陀螺加速度计测试精度的影响研究

为提高陀螺加速度计的测试精度,在分析带反转平台离心机主轴回转误差的基础上,研究了主轴回转误差对陀螺加速度计测试精度的影响。根据陀螺加速度计离心机测试的二次项系数回归模型和多系数回归模型,分别推导了离心机主轴回转误差对陀螺加速度计二次项系数测试和包括三次项系数在内的多个系数测试的辨识精度影响的数学表达式,并进行了误差补偿。     

一种MEMS陀螺标度因数误差补偿方法

高动态、恶劣温度环境下,微小型飞行器(MAV)导航、制导与控制系统关键器件微机电系统(MEMS)陀螺受温度和转速耦合影响,其标度因数误差呈强非线性特点,常规方法无法精确补偿。通过分析MEMS陀螺标度因数误差的产生机理,建立了包含温度和转速非线性因素的标度因数误差模型,提出一种基于径向基(RBF)神经网络的标度因数非线性耦合误差补偿方法,解决了常规补偿方法精度差的问题。标定与补偿实验表明:在-10～+55℃温度范围、-150～+150(°)/s输入转速范围内,采用新方法补偿后MEMS陀螺输出平均精度比多项式拟合方法提高7倍;在-20～+20(°)/s低输入转速的误差强非线性区间内,精度提高近20倍,验证了本文方法的有效性和优越性。     

加速度计及其组合在带伺服转台的精密离心机上的试验研究

加速度计在重力场（1g范围内）的试验研究比较成熟，而它在大于1g环境的静态和动态试验在重力场内是无法实现的，随着飞机，导弹，卫星的导航和控制技术的发展，某些系统强调在大于1g条件下加速度计或其组合的性能及其对系统的影响。本文采用一种1*10^-4g至20g范围的带有伺服转台的精密离心机测试加速度计，解决了加速度计在重力场和离心机上性能标定技术和两个加速度计组合在精密离心机上作物理仿真试验的关键问题。并提出捷联或平台惯性导航系统在该设备作大g正弦振动，并隔离角速度的概念。     

悬丝支承型加速度计静态温度模型辨识及温度补偿方法研究

为了消除环境温度变化对悬丝支承型加速度计精度的影响,采用最小二乘法拟合建立了-50～68℃温度范围内加速度计模型系数零偏K0和标度因数K1的温度模型。由TMS320F2812 DSP和测温模块LM47172组成的硬件系统,根据温度模型对加速度计输出进行补偿后,加速度计输出的拟合均方根误差保持在10-4g数量级以内,比未采用温度补偿时提高了一个数量级,补偿效果明显。     

光纤惯性测量组件的误差标定改进算法及实现

对光纤惯性测量单元的误差标定方法进行了研究,提出了一种十二位置标定算法。分析了算法的基本原理,介绍了标定的流程。与传统的标定方法相比,新方法在不降低标定精度的前提下无需对北向进行定位,而且仅需单轴转台。在该算法的基础上利用LabVIEW软件构建了一套IMU误差智能测试平台,实现了对惯性元件安装误差、标度因数误差、零偏以及陀螺标度因数非线性度的自动标定,避免了手动标定时繁琐的操作,具有较强的工程应用价值。     

石英加速度计离心机试验误差系数显著性分析

提出了一种针对石英加速度计精密离心机试验的显著性分析方法.在多位置方法分离加速度计误差系数时,由于激励不足等试验条件的限制,无法保证高次项系数的标定结果正确.离心机试验利用离心机提供的向心加速度作为仪表的输入,能够标定出高次项系数.为了确定被标定的误差系数均具有可信度,有必要对高过载试验结果进行分析,保留可信的误差系数,证明使用的误差模型无误.由于此方法的通用性,在其他试验条件下的误差分离试验中仍可运用.     

基于陀螺系的速率偏频惯性测量组合标定方法

激光陀螺速率偏频技术既解决了激光陀螺锁区的问题，避免了机抖偏频频繁过死区而产生的随机游走等误差，同时结合了旋转调制技术积分平均对消惯性器件常值零偏的优点。在工程实际中发现，由于速率偏频系统独有的倾斜安装方式，常规标定方案无法实现对激光陀螺标度因数的精确标定。提出了一种新的基于陀螺系的标定方法，相比于常用的以加速度计敏感轴为基准的标定方法，激光陀螺敏感轴具有相对较低的温度敏感性，既能够提高长时间工作条件下空间姿态基准的稳定性，又能保证激光陀螺安装角和标度因数的逐次标定精度。最后，通过试验数据分析简单阐明了常规标定方法存在的问题，利用7个月内的4次标定试验验证了所提出的标定方法的有效性。结果表明，激光陀螺安装角标定重复性优于4.3″，标定因数重复性优于4×10-6。     

正交双加速度计在离心机上的测试方法及模型辨识

结合加速度计在重力场的试验,推导出正交双加速度计在离心机下的g<'2>观测方程,并用总体最小二乘法进行模型辨识.仿真结果表明,正交双加速度计测试方法在离心机试验中能够消除转角误差;当系统矩阵存在小扰动时用总体最小二乘法可消除影响.从测试方法和辨识理论两方面提高了加速度计的标定精度,为高精度惯性仪表的测试提供了试验指导和...