旋转弹用三轴加速度计安装位置误差标定补偿技术

针对旋转弹用捷联惯性导航系统中三轴加速度计在高转速下,由于安装位置误差使得3个加速度计对比力的测量对应于不同的点位置。在角运动环境下姿态解算时产生动态误差的问题,提出了一种标定补偿三轴加速度计安装位置误差的方法。分析了动态误差产生的原因,在常规静态标定的基础上推导了动态标定的模型,高转速下的转台试验表明本方法能够很好的补偿三轴加速度计在高转速下产生的误差,有效地提高惯性测量单元姿态测量的精度,具有很好的工程应用性。

一种基于MEMS的微惯性测量单元标定补偿方法

根据微机电系统MEMS（Micro Electronic Mechanical System）惯性器件的特点，在建立微惯性测量单元MIMU（Micro Inertial Measurement Unit）角速度及加速度误差数学模型的基础上，提出一种适用于MIMU的、仅采用单轴速率转台（无指北装置）的“动态翻转6位置”快速标定补偿方法．与传统标定方法相比，标定补偿方法简单便捷，可以一次确定出MIMU的45个误差系数，辨识误差系数精度高，尤其适用于低精度捷联惯性测量单元．通过理论分析、推导以及大量的实验验证，标定补偿方法可以将MIMU的精度提高2～3个数量级．

基于IMU标定补偿的列车组合定位优化方法

GNSS/INS组合方式是下一代列控系统定位技术的发展趋势,但由于惯导系统累计误差较大,使得列车处于卫星信号失锁环境下定位性能降低。为解决这个问题,针对微机械惯性测量单元IMU确定性误差的3个主要误差项:非正交误差、零偏误差、刻度因数,建立加速度计和陀螺仪的误差模型,在此基础上详细推导标定原理并提出标定方案。将误差补偿结果应用于京沈高速铁路试验现场并由试验结果分析可知:该方法能有效提高IMU的测量精度,相较于补偿前测量误差降低80%以上;补偿之后的惯导系统在40s时间内的导航速度误差小于1m/s,位置误差在10m之内,满足定位需求,具有实际意义的工程应用价值。

基于椭球拟合的三轴磁传感器快速标定补偿方法

考虑到现有多轴磁传感器的标定补偿方法中普遍存在操作时间长、计算量较大、标定设备要求高、场地要求面积大等问题,提出一种基于椭球拟合的三轴磁传感器误差标定补偿方法。首先,分析传感器误差产生机理,并在此基础上,建立传感器误差模型,推导出各误差系数的计算公式,并利用椭球拟合的方法对三轴磁传感器进行测试标定与误差补偿。实验结果表明,该方法能够正确、有效地标定补偿三轴磁传感器的不正交误差、灵敏度误差以及零偏误差,具有操作简捷、省时、精度高等特点。

基于预处理总体最小二乘迭代的地磁标定补偿

针对地磁敏感器易受干扰的特点,提出了一种预处理总体二乘迭代地磁标定补偿方法。分析了地磁敏感器的误差模型并提出校正模型,分析模型特点并转换为9个参数量的估计问题,将地磁数据进行希尔伯特黄变换(HHT)滤波处理,提高信噪比,用牛顿迭代法结合最小二乘估计计算待求的9个参数。实验结果表明:方法无需额外设备与器件,可以持续更新校正参数,且优于两步估计法的补偿精度,很好地标定补偿了地磁敏感器。

一种惯性测量单元标定补偿方法

本文根据惯性测量单元(IMU)的原理与误差分析,在建立IMU陀螺仪与加速度计误差模型的基础上,提出了一种考虑g值敏感误差问题、无需进行寻北的十二位置标定方法。实验表明,该方法简单快捷,且能够有效地补偿陀螺仪因加速度所引起的g值敏感系数误差,辨识精度与传统寻北标定相比基本一致,适用于没有寻北条件的低精度的捷联惯性测量单元标定。

MEMS三轴加速度计误差标定与补偿方法研究

为了提高微机电系统(MEMS)三轴加速度计的测量精度,建立了MEMS三轴加速度计卡尔曼滤波模型,根据MEMS三轴加速度计的输出误差模型,推导了基于六位置法的误差补偿数学模型,并给出了数学模型中补偿参数的解算方法。最后基于自主研发的电子罗盘进行了实验验证,实验结果表明:经过卡尔曼滤波后,MEMS三轴加速度计输出噪声减小了74%;经过六位置法标定后,MEMS三轴加速度计的测量精度提升了1个数量级,解算得到的倾斜角精度由5.9°RMS提高到0.3°RMS。

电子罗盘安装误差标定与补偿方法研究

针对地磁导航系统在实际应用中由于电子罗盘安装误差而影响导航系统测量精度的问题,提出了一种有效的标定补偿安装误差角的方法。在分析电子罗盘安装误差角产生机理的基础上,建立了安装误差模型,推导了安装误差角的补偿公式,提出了安装误差角标定方案。通过计算机仿真验证了安装误差角求解算法的正确性。在不同倾角平面上进行了安装误差角标定试验,提出实际操作中对标定平面的要求并验证了补偿结果。

基于十二加速度计的GFSINS安装误差标定及补偿

针对高速旋转弹姿态解算精度不高的问题,提出用微小型加速度计构成无陀螺微惯性测量单元GFMIMU,为旋转弹提供完整的导航信息。设计并制作了一种十二加速度计的惯组实物模型,并在此基础上分别提出了方向安装误差角及位置安装误差的标定方案。根据存在安装误差的角速度解算精确数学模型,采用一种优化算法——最小二乘优化迭代方法,可以精确地补偿加速度计的安装误差。仿真结果表明,经补偿后误差被有效抑制,在20s内姿态角的累积误差均能保证在±1以内,满足高精度姿态解算要求,具有一定实际应用价值。

一种弹载三轴加速度计现场快速标定及补偿方法

提出了一种基于椭球拟合原理的三轴加速度计在线标定补偿方法,在分析加速度计误差产生机理的基础上,建立三轴加速度计误差模型,根据椭球拟合原理实现了对三轴加速度计的测试标定,并给出了与之对应的标定及补偿方案。试验结果表明:该标定方法能够在较短时间内准确估计三轴加速度计的各项标定参数;标定过程简单,环境要求较低,可在缺少精密标定设备环境下(如靶场)进行;其标定精度与转台标定结果精度相当,补偿精度满足实际数据解算要求。

航姿参考系统中磁航向传感器误差标定与补偿

对于航姿参考系统中磁航向传感器的输出精度来说,误差环境对其精确度的影响起着很大的作用。为了校正磁航向传感器的误差,提出了一种基于改进最小二乘法的椭球拟合法,对三轴磁传感器误差做快速标定补偿。首先,对磁航向传感器的误差产生机理进行有效分析,然后,针对分析结果建立误差椭球模型,推导出误差系数的解算公式,利用改进的椭球拟合方法对磁航向传感器进行标定和补偿。实验结果表明,改进的椭球拟合方法能够正确快速的标定补偿磁航向传感器的零偏误差、非正交误差、灵敏度误差,在解决当前磁传感器标定补偿计算量大、操作时间长、标定设备要求高等问题上达到了预期的效果,具有补偿效果显著,简单易行等特点。

弹载磁测系统等效安装误差的在线标定与补偿

针对旋转弹用磁测系统在飞行过程中,存在由机械安装误差以及固定磁干扰带来的测量系下三轴磁矢量与弹体系不平行问题,提出一种磁测系统与弹体之间等效安装误差角的在线标定补偿法;通过分析磁测系统实时输出的三轴地磁矢量信息,建立测量信息与误差的误差模型,利用类正弦信号特征值求取误差角,进而补偿磁测信息中的误差项,最终提高磁测系统解算输出的滚转角精度;实验结果表明,当弹体仅做滚转运动时,经过该方法补偿后磁测系统解算的滚转角比补偿前解算的滚转角精度可提高6倍以上,滚转角解算误差保持在2°以内,可以满足制导弹药对滚转角的精度需求。

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。

基于神经网络的MEMS陀螺标定与补偿

针对微机电系统(MEMS)陀螺低转速区间上非线性性能很强,采用传统方法对其标定误差较大,满足不了实际应用的问题,因此,采用了一种基于误差反向传播(BP)的神经网络的标定与补偿方法。设计了一组基于优先数的速率点,利用三轴转台进行12组速率实验,用最小二乘法求出在传统数学模型下的待标定系数;将三轴MEMS陀螺的输出和转台的实际转速作为样本,对BP神经网络进行训练,得到神经网络的补偿模型,并对比两种方法的补偿效果。结果表明,传统方法和BP神经网络都对MEMS陀螺的输出进行了有效的补偿;但在低转速区间上,神经网络的补偿效果比传统方法提高了3倍左右。

立体视觉测量系统标定误差补偿

双目视觉测量系统利用三角测量法原理进行三维测量,其结构特性决定了测量误差随测量距离的增加而增大。针对测量误差的分布规律,该文提出基于局部视场的双目视觉测量系统优化方法。利用外在结构建立测量坐标系,减小标定和测量过程信息非一致性引入的系统误差;利用相机参数之间的耦合作用补偿系统固有参数标定误差并建立查找表,建立关于标定参数的虚拟映射。模拟实验最大误差小于0.03 mm,系统实验误差小于0.3%,实验表明优化后系统主要测量误差来源于探测器离散化引入的随机误差,双目视觉测量系统达到理论测量精度。

基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法

惯性器件(陀螺仪和加速度计)的性能直接影响惯导系统的精度,针对传统提高惯性器件精度途径存在的弊端,本文提出一种基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法。通过将加速度计输出与输入之间的关系转换为与旋转角之间的关系,利用最小二乘法估计出加速度计的零偏、比例系数、比例系数的非线性误差系数及交叉耦合误差系数,并进行相应的误差补偿。实验结果表明,利用旋转机构能够在100 s内准确估计出加速度计的各项误差系数,经补偿后能消除误差中的倍频分量,使加速度计输出精度大大提高,具有准确、高效、易操作的特点。

基于椭球拟合的三轴磁传感器误差补偿方法

考虑现有多轴磁传感器的标定补偿方法普遍存在计算量较大、操作时间长、场地要求面积大、标定设备要求高等问题,提出了基于椭球拟合的三轴磁传感器误差标定补偿方法。在分析传感器误差产生机理的基础上,建立了磁传感器误差模型,推导了误差系数的解算公式,并利用椭球拟合的方法对三轴磁传感器进行了测试标定与误差补偿。实验结果表明,该方法能够正确、有效地标定补偿三轴磁传感器不正交误差、灵敏度误差和零偏误差,具有修正过程简捷、省时、精度高特点不依赖于精密仪器提供准确的方向基准、水平基准等,能够广泛应用于多轴矢量传感器的误差标定和有效补偿。

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。

捷联式自动垂直钻井用数字RDC的设计与标定

永磁同步电动机位置伺服系统是捷联式自动垂直钻井系统实现电控液压导向功能的关键组成部分,其中位置传感器通常采用具有高可靠性的旋转变压器以适应井下高温、振动和干扰等复杂恶劣环境。本文针对当前轴角变换器芯片无法满足钻井作业中高温环境的问题,提出了一种基于DSP的数字RDC实现方案,并利用高精度光电编码器对其进行数字标定与补偿,实验结果表明:经误差补偿后,本文所设计数字RDC精度为30',能够满足井下位置测量需求。

基于均匀设计的MEMS陀螺温度标定试验设计

针对传统的温度试验方案存在试验量大、耗费时间长的问题,提出基于均匀设计法的三轴微电子机械系统(micro-electromechanical systems,MEMS)陀螺温度标定误差补偿试验方案。设计基于均匀设计的四因素(测试温度点、温变速率、MEMS陀螺转速及转动方向)试验方案。首先,构造试验所需的均匀设计表;其次,根据LP-偏差确定MEMS陀螺温度标定误差补偿实验的最佳试验方案;最后,搭建出MEMS陀螺温度标定的实验装置进行测试。试验结果表明:与将每一个因素的不同水平组合的全面设计方案相比,该试验方案不仅节省12.5%的试验时间,还进一步减少MEMS陀螺温度标定误差试验量,缩短研究周期,节约试验成本。