惯性测量组件离心机标定及误差分析方法

针对传统惯性测量组件(IMU)标定方法不能根据加速度计测量量程提供足够大的信号激励,并且现有离心机标定方法未考虑IMU在离心机上的安装位置偏差的问题,提出了一种基于离心机的IMU标定及误差分析方法. 将IMU按照6个基准位置安装于离心机上,通过离心机在水平面内旋转,为IMU提供角速度激励和加速度激励. 通过对IMU的输出进行旋转积分,可以消除地球自转以及离心机不水平带来的谐波影响,获得IMU的输出方程. 在不考虑IMU在离心机上安装的位置偏差角的情况下,采用线性最小二乘法求解;在考虑IMU偏差角的情况下,采用牛顿法求解,可以标定出IMU的标度因数、安装误差、零偏、IMU偏差角等共计27个误差系数. 建立了标定方案中的离心机控制模型和误差传播模型,并对模型进行了仿真验证. 仿真试验表明,该标定方法步骤简单,输入激励可调,标定结果误差可控.      

基于改进六位置法的一种 MEMS 加速度计标定补偿方案

微机电系统(micro electronic mechanical system,MEMS)加速度计在测量过程中受安装误差、刻度因子及零偏影响,为提高MEMS加速度计的测量精度,在六位置法标定的基础上,提出一种改进的MEMS加速度计标定补偿方案.利用小波滤波对MEMS加速度计的原始测量值进行滤波,运用六位置法对6个位置的原始数据进行标定得到补偿模型.通过实验验证,MEMS加速度计测量精度由标定前的1.2 m/s2提高到0.01 m/s2,由MEMS加速度计解算的横滚角和俯仰角精度由标定前的1°提高到0.166 4°.     

捷联惯性测量组合快速位置标定

根据捷联惯性测量组合的测量误差数学模型,分析了在进行位置标定时地球自转角速度对惯性测量组合的陀螺仪和加速度计输出的影响.对惯性测量组合不同位置下的输出公式进行运算,抵消掉了含有方向的量,得出了捷联惯性测量组合的误差参数,从而提出了1种使用数据处理方法无需精确对北的快速位置标定法.实际标定实验表明:应用该方法可以缩短测试时间,降低测试成本.     

基于四位置转位法实现激光捷联惯性测量组合标定

分析了激光陀螺仪和加速度计的误差补偿模型以及激光捷联惯性测量组合的误差补偿方法,基于四位置转位法实现了激光捷联惯性测量组合在双轴位置转台上的误差参数标定,标定结果表明,该方法能够保证激光捷联惯性测量组合的误差参数标定精度,并且具有对标定设备要求低、转动位置少、操作简单等优点,具有一定的工程应用价值。     

惯性测量单元误差标定

针对低成本惯性测量单元标定中的速度和精度问题,建立了惯性测量单元的误差模型,提出了一种针对惯性测量单元零偏、标度因数和安装误差角的标定方法。利用6状态法标定出加速度计参数,利用4状态法标定出了陀螺参数。对标定后的惯性测量单元进行试验测试,结果表明,标定后惯性测量单元的测量精度满足预期要求,标定方法正确、有效。     

双偏振天气雷达雨区衰减测量偏差的修正

针对现有的测量雨区衰减方法受到标定局限性的限制,导致测量值存在偏差的问题,提出基于标定源的双偏振天气雷达雨区衰减测量偏差修正方法;安装双偏振天气雷达设备,并测量雨区衰减数据,以测量衰减数据为偏差修正的初始数据,分析测量偏差来源与类型;利用标定源对双偏振天气雷达设备进行标定,实现雨区衰减测量偏差修正。修正效果测试对比实验结果表明,与传统的偏差修正方法相比,该修正方法在大部分区间内的回波统计值更大,修正效果更加明显。     

硅加速度计动态I/O特性的标定和数据采集

介绍了振动台测量控制系统、标定振动g值及减小标定误差的技术. 在此基础上, 介绍了利用HP34401A 型数字万用表和微型计算机进行数据采集的通信技巧和编程技巧. 利用这套系统,对笔者联合研制开发的仪表级压阻式硅加速度计动态I/O特性进行了大量的测试标定和数据采集处理, 得出了可靠和满意的结果.     

微小型惯性测量组合的标定方法研究

在捷联惯性航向姿态测量系统中,微惯性器件是核心部分,陀螺和加速度计的精度直接影响整个系统的性能.本文设计了微惯性测量单元MIMU的结构,建立了数学模型,采用翻滚法和转台法,分别标定加速度计和陀螺的零位偏差、标度因子及安装角误差.     

光纤捷联惯性测量组件在无安装基准时标定方法

为了提高光纤捷联惯性测量组件(IMU)在没有安装基准时的标定精度,推导IMU在存在安装误差时的精确测量模型,采用粗、精两级结合标定的方法进行标定. 粗标定采用传统的6位置标定编排,精标定按回归D最优原理设计了试验编排方案,并对测量模型参数进行带约束条件寻优,以粗标定的结果为寻优时的初值. 实验结果表明,该方法能准确估计出IMU在转台上的安装误差角及测量模型中的各参数项,达到了IMU安装时不需要调平和对准也能实现精确标定的目的. 经多次重复实验发现,"30位置"标定编排拟合误差最小,复相关系数最大,可作为系统的最佳标定方案.     

基于视觉的智能车辆横向偏差测量方法

针对横向偏差传统测量手段的不足,提出了一种智能车辆横向偏差的视觉测量方法.该方法是根据摄像机的成像特点和高等级路面的特征,通过重构路面的空间关系来实现的.对其中的关键环节车载摄像机的标定采用了非线性分步优化的过程,该过程不需要知道不同取向的靶标图像的变动情况,能适应室外道路简便、快速的标定要求.试验表明,所提出的横向偏差测量方法在近视野情况下对于坡度不大的一般道路可以取得厘米级的实时测量精度,能够满足多传感器组合导航对横向偏差测量的要求.     

MINS/GPS组合导航系统设计与实验

设计了一套MINS/GPS组合导航系统实验样机,可实时输出导航位置、速度和姿态信息。以GPS接收机的秒同步脉冲(PPS)与串口通信协议尾字节作为对齐标志,完成MINS与GPS时间同步;利用GPS的速度信息进行车载实验初始方位角对准,并利用横向约束条件标定惯导与车体间的方位安装误差角;设计了基于虚拟噪声的现场最优标定方法。以上措施均有效提高了系统的精度和可靠性。车载实验结果表明,无GPS辅助时,纯惯性导航在120s时刻满足短时间惯性导航精度要求;组合导航定位精度在30min内与GPS相当。     

MINS/GPS组合导航系统设计与实验

设计了一套MINS/GPS组合导航系统实验样机,可实时输出导航位置、速度和姿态信息。以GPS接收机的秒同步脉冲(PPS)与串口通信协议尾字节作为对齐标志,完成MINS与GPS时间同步;利用GPS的速度信息进行车载实验初始方位角对准,并利用横向约束条件标定惯导与车体间的方位安装误差角;设计了基于虚拟噪声的现场最优标定方法。以上措施均有效提高了系统的精度和可靠性。车载实验结果表明:无GPS辅助时,纯惯性导航在120 s时刻满足短时间惯性导航精度要求;组合导航定位精度在30min内与GPS相当。     

空中照相法校正飞机无线电罗差

空中照相法校正飞机无线电罗差不存在场地影响 ,但在实施过程中 ,又引入了一些其它影响测量精度的因素。分析了各种可能引起测量误差的原因及其计算方法 ,通过数据处理 ,使误差得到了控制 ,改善了精度 ,为“空中照相法”的实用奠定了基础。     

风向分辨率及零位误差对船舶真风解算误差影响研究

航行中船舶直观给出的传感器实测相对风，需结合航速航向等运用矢量运算法则才能计算出真风。本文通过定量分析风速风向传感器零位安装误差对真风解算的影响，建立了传感器风向分辨率与零位安装误差对真风解算的误差传递模型。研究结果表明，风速风向传感器的零位安装精度5°以内的风向分辨率对真风计算的结果影响不大，但叠加传感器的零位安装误差后，尤其是正向误差（安装误差在11°以上），在高航速高真风的情况下，能达到30%以上的误差。要提高真风解算的准确性，还须严格控制传感器的零位安装精度。     

基于激光跟踪仪的机器人运动学参数标定方法

工业机器人的连杆参数误差是影响其绝对定位精度的最主要因素，为改善机器人的绝对定位精度，借助了高精度且可以实现绝对坐标测量的先进测量仪器——激光跟踪仪，以及功能强大的CAM2 Measure 4．0配套软件，从机器人自身的运动约束出发，构建起实际的D—H模型坐标系，进而对运动学参数进行了修正，获得了关节变量与末端法兰盘中心位置在基坐标系下的准确映射关系．结果表明，标定后的平均误差及均方根误差均改善了40％以上，且该方法易于实现，通用性强，能明显改善精度．     

基于四元数的MARG传感器姿态测量算法

陀螺仪的漂移、载体的线性加速度和周围局部磁场的干扰是制约MARG传感器姿态测量精度的主要问题,传统的方法利用滤波算法和零速修正技术来减小姿态测量误差。该文基于已有的惯性测量单元,设计了一个基于四元数的扩展Kalman滤波器,通过建立MARG传感器模型,引入传感器偏差补偿和自适应的测量噪声协方差矩阵构造方法来提高姿态测量精度,减小载体线性加速度和周围局部磁场的干扰,实现三自由度的姿态测量。基于惯性测量单元(IMU)的实验结果表明了本文所提算法能显著提高姿态测量精度。     

基于UKF的ILS/GLS/INS组合导航融合方法

针对进近着陆过程中,仪表着陆系统(ILS)会受到空域以及外界环境的影响而产生导航偏差,影响进近着陆时导航的精度,而现在正在引进GLS着陆系统。本文提出一种将ILS和GLS分别与SINS相组合,利用改进的联邦无迹卡尔曼滤波,将其输出的位置之差作为量测值,再根据线性最小方差准则,提出了按照最优系数加权的方法融合局部导航数据,从而得到全局最优估值。相比于传统的联邦滤波算法,能有效的降低测量噪声,减小飞机降落时与标准航道的偏角误差,从而提高进近着陆引导的水平精度。     

大齿轮齿形测量中补偿安装偏心的理论分析

针对大齿轮齿形测量时安装偏心不易消除的特点,采用误差补偿的原理消除安装偏心产生的测量误差.分析了安装偏心与齿轮传动时啮合线增量的关系,提出了实时和非实时的误差补偿方法.实时误差补偿的核心思想是坐标变换,结合齿形的各种测量方法,给出补偿安装偏心产生的测量误差的数学模型;非实时误差补偿是在测量结束后利用计算机辅助计算补偿安装偏心产生的测量误差,推导了啮合线增量法和微分法的数学模型.实际测量时,可根据实际情况选择合适的补偿方法.