精密离心机的惯性组合加速度计的参数标定方法

为了实现应用精密离心机对捷联惯导系统不拆分整体标定时各加速度计误差模型系数进行精确辨识,分析了可能影响加速度计标定精度的离心机误差源进而建立了相应的坐标系。在考虑各加速度计与反转平台轴线距离的情况下,应用齐次变换法计算了各加速度计各轴实际的比力输入,结合给定的加速度计误差模型,设计了一种可辨识误差模型中全部二阶误差模型系数的测试方法。仿真结果表明,该方法经修正离心机误差后可以有效地提高所有误差模型系数的标定精度,并能给出各加速度计与反转平台轴线的距离。仿真还分析了离心机误差对标定精度的影响,结果表明:离心机误差项主要影响1号加速度计KF、KP、KPP的标定精度,而对于KII、KIO的标定无影响;另外主要影响2号加速度计KF,KI,KII的标定精度,以及3号加速度计KF、KO的标定精度。

精密离心机误差对石英加速度计误差标定精度分析

分析了离心机各个误差源,用齐次变换法精确地计算了产生的向心加速度,给出了向心加速度、重力加速度和哥氏加速度在加速度计坐标系下的分量,推导了被试加速度计输入加速度的精确表达式。在给出石英摆式加速度计在精密离心机上标定时的误差模型的基础上,着重讨论了误差模型系数的计算值与离心机误差之间的关系。根据仿真结果找出了某些离心机误差对加速度计误差系数标定的影响关系,为按照加速度计的标定精度来确定离心机的精度打下了理论基础。

基于PSO算法的加速度计快速标定方法

为减少惯性测量组合标定对转台的依赖,降低标定对转台控制精度的要求,在分析传统加速度计模观测迭代标定方法的基础上,提出一种基于粒子群优化算法(PSO)的加速度计快速标定方法。首先,基于模观测思想设计构造目标优化函数,并将其作为PSO算法中的适应度函数,实现了标定方法与PSO算法的连接;其次,设计了基于最大化观测信息相对于待估计参数的敏感度函数的加速度计标定编排方案;最后,对所提方法与牛顿迭代标定方法进行了对比仿真。仿真实验结果表明,基于PSO算法的加速度计快速标定方法具有可行性、有效性,与传统牛顿迭代标定方法相比更具有优越性。

GPS姿态测量系统在高精度计程仪速度标定中的应用

文章为解决高精度计程仪速度标定问题,利用TrimbleMS860DGPS姿态测量系统提供的航向、位置和时间信息,建立了舰船高精度速度参考测量系统。试验表明,这一新方法不仅可以有效完成计程仪速度精度标定,还实现了自动化测试和数据集中采集,克服了以往方法上的不足。

基于混合PSO算法的加速度计快速标定

针对粒子群优化算法(PSO)在加速度计标定中存在早熟及陷入局部最优的不足,提出了基于差分进化(DE)的双种群信息共享及并行进化的混合PSO算法,并将该算法应用于加速度计快速标定。为提高混合算法的优化性能,提出了一种平衡DE算法全局探索和局部开发能力的加权变异算子,将Logistic函数的非线性特性引入到PSO算法惯性权重和DE算法加权系数的动态调整中。基准测试函数仿真表明所提出的混合算法在收敛速度、收敛精度、全局搜索性能和鲁棒性等方面明显优于PSO、DE算法;加速度计标定仿真结果表明,提出的混合算法能有效提高加速度计的标定精度。

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Kalman PSO(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。

自适应Kalman滤波算法在加速度计自标定中的应用

针对自标定加速度计组合动基座试验数据中存在的数据异常问题,推导并运用自适应Kalman滤波算法剔除异常数据,通过对不同Kalman滤波算法自标定精度解算结果的均值和标准差进行比较,表明自适应Kalman滤波算法更加有效。

加速度计交叉耦合系数高精度标定

为了在1g重力场用转台标定惯性导航系统加速度计交叉耦合系数,提出基于正交多位置递推滤波算法标定加速度计的方案,通过建立正交多位置标定模型,抑制了转台误差对标定精度的影响,设计基于马尔科夫递推估计滤波算法,克服了一般最小二乘集中估计中多维矩阵求逆算法误差。仿真结果表明通过28位置标定,加速度计交叉耦合系数标定精度可达到10^(-7)g·g^(-2)(RMS)量级。

用于船舶计程仪速度标定的高精度旋转系统研究

研制了一种进行船用计程仪速度标定的高精度旋转系统．系统由旋转机构、直流电机驱动装置和计算机控制系统组成．通过采用高精度的硬件定时器实现转速的准确测量,利用windows平台下的多媒体时钟进行定时采样及实时控制,使旋转系统的转速控制精度达到了1‰FS．

基于CMAES算法的加速度计多位置新型标定方法

针对粒子群优化算法(PSO)和遗传算法(GA)在加速度计标定优化后期出现早熟、陷入局部最优,以及在设计与应用过程中存在的缺陷,将自适应协方差矩阵进化策略(CMAES)算法应用于加速度计的快速标定:采用具有不同函数特征的Sphere、Rastrigin和Rosen三个基准函数对比测试CMAES算法的总体性能;以模观测标定方法为基础建立加速度计标定模型,选取加速度计的24个位置进行仿真观测。实验结果表明:CMAES算法在收敛速度、收敛精度、全局搜索等方面性能优异,将加速度计的标定精度提升了12个数量级,为其它算法标定加速度计奠定了良好基础,对位移系统测量研究具有重要意义。

加速度计二次奇异项系数的形成机理与标定方法

讨论了加速度计二次奇异项系数koq的形成机理及标定方法。分析表明,在离心机上进行加速度计标定时,离心机转臂的拉伸、加速度计敏感质量的偏移、离心机主轴的圆锥运动、主轴的速率平稳性、以及脉冲捕获式加速度计的发热等都会引入附加的二次奇异项系数koq。并且证明了加速度计进行离心机试验时,如果不引入koq系数或不补偿相应的误差源,将对k3和kIO等系数的标定精度产生影响。在误差模型中加上这一项,有助于提高加速度计的标定精度,从而提高导航精度。但是在加速度计实际应用中,对koq的补偿并不是必须的。

双轴转台误差对加速度计标定精度的影响

自主式水下航行器(AUV)的水下导航精度主要取决于捷联惯导系统(SINS)的精度,文中对双轴位置转台误差(水平安装误差、水平仪调平误差、不正交安装误差等)进行了分析,将转台误差直接定义在转台误差坐标系中。根据已有的惯性器件误差模型,选定理想六位置的标定路径,得到重力加速度在转台误差坐标系中的真实投影值,并采用解析方法对含转台误差(尚未考虑各项误差之间的相互关系)的标定过程进行推导。通过设计合理的标定编排路径和有效的数学解析求解算法得到标定误差参数值的估计。仿真标定结果表明:在短时间内可以验证标定方法的可行性,且标定误差参数值在合理的误差范围内,从而证明了含转台误差的标定路径编排算法的正确性。

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。

基于PSO算法的加速度计标定研究及应用——以江坪河水电站面板挠度监测为例

磁惯导监测系统已应用于多个高混凝土面板堆石坝挠度监测之中,该系统的核心部件是三轴MEMS加速度计,而加速度计的输出精度受多项误差源影响,为此提出了基于改进惯性权重的PSO算法对三轴MEMS加速度计进行标定,提高其测量精度。标定结果表明:PSO算法比迭代最小二乘法的标定输出效果更好,加速度计三轴的精度均明显提升,尤其X轴输出误差同比下降了93.4%。同时,将标定后的磁惯导监测系统应用于江坪河大坝面板挠度测量,并与未标定磁惯导系统、FOG监测系统对比。结果显示标定后关键节点处监测绝对差值从12.6 mm下降到了0.4 mm,优化效果明显。相关成果可供类似工程安全监测借鉴。

压缩映射原理在平台惯导系统加速度计标定中的应用

传统的平台惯导系统加速度计所采用的自标定方法受到加速度计零偏预装值的影响存在着一定的误差,而且加速度计标定参数准确性的验证方法也较为烦琐,不利于操作。基于压缩映射原理,针对平台惯导系统加速度计提出了一种迭代式标定方法,消除了传统加速度计自标定方法中的误差,同时提出了一种简单、有效地验证加速度计标定参数准确性的方法,并对这种迭代式加速度计标定方法的收敛性进行了证明以及试验验证。

用3D自适应层析成像法作速度标定与深度成像

引言 反射层析成像法对于建立地层的宏观模型是一个非常有效的技术手段.它常用来确定地下,特别是复杂的3D地质构造中的主要速度异常与反射系数.在前人的研究成果中,如Gjoystdal和Ursin(1981)以及Bishop(1985)等的文献中,反射波和折射波的旅行时反演技术已经被用来改进静校正和近地表成像技术.Wu和Toksoz(1987)、Chiu和Stewart(1987)、Salo和Schuster等已开始使用地表地震中直达波和反射波的波至、VSP和钻井数据三者联合反演技术.Stork(1992年)也强调指出反射层析成像法与叠前深度偏移法之间的关系.

多普勒计程仪水下速度标定方法的研究

目前常使用差分全球定位系统(DGPS)标定法对多普勒计程仪进行速度标定。但由于海况以及海面环境等外界的影响,航行器在水面航行很难达到标定条件的要求,标定精度难以保证。为提高标定精度,降低实验条件要求,文中研究了一种新型速度标定方法——水下速度标定。利用航行器在水下航行不受海况以及海面环境影响,结合DGPS获得航行器下潜前和起浮后的高精度位置信息,计算出航行器的真速度,来标定多普勒计程仪的速度。计算结果证明该方法可保障标定试验不再受外界因素的影响,缩短了标定时间、简化试验过程,大大提高了标定试验的效率和水下航行器的隐蔽性,并且航行器的航程越大,该方法标定精度越高。

1.6μm相干激光测风雷达的速度标定研究

介绍了相干激光测风雷达系统中用转盘进行速度标定的方法,在实验室搭建了激光雷达速度标定装置。采用1.645μm种子注入单频脉冲激光器,在激光中心频率相对种子光移频量约62MHz、转盘直径300mm、转盘速度-47.12~47.12m/s可调、激光出射方向和转盘线速度方向夹角为36°时,采用相干探测的方法测出了多普勒频移并反演出了测量速度;数据处理过程中分别采用最大值频谱估计法和频谱对齐法计算多普勒频移和转盘速度。实验结果显示,频谱对齐法相对于最大值频谱估计法能够提高36.3%的测速精度,因此在激光雷达测风系统中采用频谱对齐法相对于常用的最大值频谱估计法测量的风速精度更高,这对提高相干激光雷达测风的风速精度提供了实验依据和参考标准,验证了频谱对齐法在激光雷达测风的数据处理中的可行性。

离心机工作台工作半径研究

加速度准确度作为加速度引控开关等惯性传感器的重要参数之一,在工业及国防领域起着重要作用。加速度的准确度通常采用精密离心机标定,影响离心机准确度的主要有速率精度和旋转工作半径。针对这些问题重点从离心力引起的工作半径动态变化量角度出发,采用有限元分析法分析了在不同工作台直径、厚度及离心加速度条件下工作半径的变化量,通过对数据分析及对各个参量进行相互比较,得出在工作台设计过程中需要遵循的原则,为后续离心机工作台的设计及不确定度评定提供了参考依据。

捷联惯性组合在舰标定技术研究

文章研究了捷联惯性组合的在舰标定问题。对于陀螺仪提出以姿态误差角作为观测量,采用系统级标定法进行标定。在标定过程中将舰载主惯导给出的导航坐标系角速率ωnin引入到捷联惯性组合的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差的解耦,避免了由于所列状态量过多而造成的矩阵维数过大的问题。对于加速度计提出以舰载主惯导对比力矢量的测量值作为参考量,以捷联惯性组合对该矢量的测量误差作为观测量对其进行标定。计算机仿真结果表明,文中给出的方法可以有效地完成捷联惯性组合在舰标定,且标定精度较高,具有较强的实际意义。