惯性导航系统具有完全自主式、全天候、不受外界环境影响、无信号丢失等特点,但是只是短时间内精度比较高,时间越长,随着时间的积累误差也在积累。因而对组成系统的惯性传感器的性能要求比 较高。加速度计作为捷联惯性导航的关键器件,具有模拟输入、高性能、高准确度的特点。它可以用来测量载体的线加速度,在通过两次积分得到载体的 运动轨迹(载体的速度和距离)。结合陀螺仪信息,盘锦石英挠性加速度计, 获取载体的完整信息。在捷联惯导系统中,加速度计内在的温度等特性使它有较大的漂移速率,如果不加以补偿,在测量的过程中就会带来较大的误差, 进一步影响导航精度。针对石英挠性加速度计输出信号的特点,设计了基于DSP及ADc的数据采集硬件电路,并分析了系统主要误差来源;应用DSP高速数据处理的特点,采用软硬件联合滤波,提高了系统抗干扰能力,并对加速度温度漂移进行实时误差补偿I由于ADC的转换结果仍存在一定误差,石英挠性加速度计型号,采用最d'--乘法进行校准补偿,将处理结果以PWM调制脉冲输出;实验结果表明,通过软硬件措施,***提高了系统采集精度,满足了设计要求。
石英挠性加速度计按其应用分为:船用,航空航天用,车载等。石英挠性加速度计结构轭铁由温度系数低,导磁性能好的软磁材料组成。磁钢采用导磁性能比较良好的AL-Ni-Co8永磁材料,用无心磨床加工。挠性材料为温度性能好的石英玻璃,外形采用超声加工而成,挠性元件的加工一般采用化学腐蚀方法;也可以采用反应离子蚀刻工艺加工整个挠性材料,但造价很高。石英挠性加速度计电子线路框图。加速度引起的差动电容变化量C,由伺服电路中差动电容检测器检测,其输出为电流,此电流经电流积分器变成输出电压,然后跨导补偿放大器把电压变成输出电流,该输出电流的大小与输入加速度成正比。极性取决于输入加速度的方向。
石英挠性加速度计测量组件的参数辨识标定方法
一种石英挠性加速度计测量组件的参数辨识标定方法,其特征是: 步骤1:将配备石英挠性加速度计测量组件的捷联惯性导航系统放置于三轴位置速率转台上,石英挠性加速度计测量组件的X、Y、Z轴陀螺的主轴分别与转台的内、中、外框的自转轴平行,捷联惯性导航系统进行预热,然后采集陀螺仪和加速度计输出的数据; 步骤2:操作三轴位置速率转台使石英挠性加速度计测量组件的x轴指向地理东向,y轴指向地理北向,z轴指向地理天向,记录石英挠性加速度计测量组件的原始输出N↓[x]↑[b]、N↓[y]↑[b]和N↓[z]↑[b],以及三轴位置速率转台输出的姿态角:纵摇角θ、横摇角γ和航向角ψ; 以地理坐标系n系下的重力加速度[0,0,g]↑[T]作为外观测量,利用Kalman滤波器对石英挠性加速度计测量组件的误差模型中的静态误差系数:常值偏差b↓[z]、标度因数误差S↓[z]、二次误差项d↓[z]进行参数辨识; 步骤3:操作三轴位置速率转台使石英挠性加速度计测量组件的x轴指向地理东向,y轴指向地理北向,z轴指向地理天向,以此作为初始位置,石英挠性加速度计测量组件的y轴始终朝北,绕y轴将石英挠性加速度计测量组件按正方向依次转动45度,连续转动7次,记录下每个位置上石英挠性加速度计测量组件的原始输出N↓[x]↑[b]、N↓[y]↑[b]和N↓[z]↑[b],以及三轴位置速率转台输出的姿态角:纵摇角θ、横摇角γ和航向角ψ; 以地理坐标系n系下的重力加速度为外观测量,利用Kalman滤波器对石英挠性加速度计测量组件的误差模型中的静态误差系数:安装误差τ↓[yz]和τ↓[yx]进行参数辨识; 步骤4:操作三轴位置速率转台使石英挠性加速度计测量组件的x轴指向地理东向,y轴指向地理北向,z轴指向地理天向,以此作为初始位置,石英挠性加速度计测量组件的y轴始终朝北,绕y轴将石英挠性加速度计测量组件按正方向匀速旋转, 以加速度计采样频率记录下石英挠性加速度计测量组件的原始输出N↓[x]↑[b]、N↓[y]↑[b]和N↓[z]↑[b],以及三轴位置速率转台输出的姿态角纵摇角θ、横摇角γ和航向角ψ和围绕三轴的旋转速率ω↓[x]、ω↓[y]、ω↓[z], 以地理坐标系n系下的重力加速度为外观测量,石英挠性加速度计应用,利用Kalman滤波器对石英挠性加速度计测量组件的误差模型中的动态误差系数:尺寸效应误差r↓[z]进行参数辨识; 步骤5:操作三轴位置速率转台使石英挠性加速度计测量组件的x轴指向地理正南方向,y轴水平向下,z轴指向地理天向,记录石英挠性加速度计测量组件的原始输出N↓[x]↑[b]、N↓[y]↑[b]和N↓[z]↑[b],以及三轴位置速率转台输出的姿态角纵摇角θ、横摇角γ和航向角ψ, 以n系下的重力加速