MEMS三轴加速度计六位置标定方法的研究

针对本课题组十二位置法测试时间长的问题,提出了MEMS三轴加速度计的六位置标定方法。首先建立了三轴加速度计的输入输出误差模型,然后详细介绍了六位置标定的位置编排和过程,给出了数学模型中标度因数、安装误差系数以及零偏值的计算方法,最后通过三轴转台实验验证了六位置标定方法的可行性及模型的准确性。结果表明六位置标定方法简单可行,补偿后精度能够提高1~2个数量级,为其工程实用性奠定了理论基础。     

一种适用于单轴MEMS倾角仪的快速标定方法及实现

针对单轴倾角仪核心元件MEMS加速度计零点电压和标度因数在反复上电后会发生改变,且在外场环境下,不能通过转台对其进行修正的问题,本文根据MEMS加速度计的安装误差、输出模型推导了单轴倾角仪的标定模型,提出了一种适用于单轴倾角仪的快速标定方法,并利用实验室研制的MEMS单轴倾角仪及LABVIEW软件编写的上位机对该方法进行了试验验证.实验表明,该快速标定方法可快速、准确地修正MEMS加速度计零点和标度因数的漂移,从而保证倾角仪的测量精度,具有良好的工程实践意义.     

基于椭球拟合的MEMS倾角仪现场快速标定系统

针对由倾角仪核心模块MEMS加速度计的偏值和标度因数会随时间推移而产生变化,造成倾角仪倾角测量误差变大、准确度降低、对精密标定设备依赖性强的问题,设计一种基于STM32结合椭球拟合算法的倾角仪现场快速标定系统。该系统以STM32单片机为核心处理单元,内嵌椭球拟合算法,修正MEMS加速度计的偏值和标度因数;配合自编程的上位机程序实现对倾角仪的现场快速标定,保证其测量准确度。试验结果表明:该倾角仪现场快速标定系统操作方便,标定后降低测量误差且使测量准确度提高一个量级,具有一定的工程应用价值。     

国产MEMS陀螺仪MSG7000D实时数据记录系统设计

针对国产MEMS陀螺仪MSG7000D拥有数字输出接口的特点,设计了一种基于FPGA的MSG7000D陀螺仪实时数据记录系统;该系统以FPGA为主控芯片,系统控制模块通过SPI串行通信接口与陀螺仪进行信息交换,从而实现对陀螺仪输出数据的记录、存储;利用三轴位置速率摇摆温控转台对系统设计进行试验论证;试验结果表明,文章设计的MEMS陀螺仪MSG7000D实时数据记录系统有效、实用,为该陀螺仪的后续工程应用奠定了基础,具有一定的工程应用价值。     

弹载SINS/GPS组合导航系统数据采集与同步设计

针对SINS/GPS组合导航系统来自两个导航系统的数据在时间上不同步导致在弹载高动态环境下导航精度降低的问题,设计了一种基于FPGA+DSP的小型嵌入式组合导航计算机平台.把GPS接收机提供的1PPS脉冲同时接入FPGA与DSP以提供时间基准,利用FPGA实现MIMU与GPS数据在整秒时刻的同步采集,利用DSP实现同步时间差的求取以及GPS数据的外推拟合,完成SINS与GPS数据在信息融合时刻的同步.时间同步过程简单,同步精度高.为了验证方法的有效性,进行了跑车试验,试验结果表明系统所采用的方法可以有效地提高高动态下组合导航系统的精度,比较未经过时间同步处理的导航结果,该方法在姿态角和速度精度上提高了约70%,位置精度提高了约50%,具有一定的工程应用价值.     

基于FPGA的国产MSA009加速度计测试系统设计

针对国产MEMS加速度计MSA009的工作原理和输出特性,设计了一种测试系统,以Spartan Ⅱ系列的XC2S30为主控芯片,并结合外围电路搭建了测试系统;基于ISE 8.1平台,采用VHDL硬件描述语言实现了对A/D转换芯片和Flash的控制,完成了加速度计输出信号的实时采集与存储;利用高精度三轴位置速率转台对测试系统进行试验验证,并对所采集的数据进行分析处理;经试验论证,该测试系统实现了对MSA009加速度计的测试,具有良好的实用性、稳定性.     

一种适用于高量程加速度计的标定方法研究

针对传统重力场标定方法的输入激励只能在±1g 之间,无法满足高量程加速度计在满量程内标定需求的问题,提出了 一种适用于高量程加速度计标定方法。 首先,分析了标定原理与误差来源并建立了加速度计误差补偿模型,其次,设计了适用 于高量程加速度计的十二位置标定方案并推导出标定参量计算方法,最后,通过精密离心机进行试验验证了标定方案的可行 性,并进行数据处理验证标定参量的有效性。 结果表明,该标定方法可行有效,相对于传统重力场标定方法补偿精度更高,为工 程应用提供了一定的理论依据。     

基于双轴承嵌套结构的弹载半捷联平台优化设计

在保证平台转动惯量和质量偏心不变的情况下,为进一步减小平台摆动角速率以提高解算精度,提出一种可减小轴承摩擦力矩的双轴承嵌套结构。该结构通过内外轴承嵌套实现对弹体滚转角速率的二次隔离,结合半捷联平台工作原理以及SKF轴承摩擦力矩算法,得到双轴承嵌套结构和单轴承结构的摩擦力矩理论数据,对比发现双轴承嵌套结构产生的摩擦力矩为单轴承产生摩擦力矩的35.7%. 为了对理论分析验证,进行了地面半物理仿真试验。结果表明,基于双轴承嵌套结构半捷联平台的摆动角速率和滚转角误差均减小为基于单轴承结构连接平台的50%,说明双轴承嵌套结构更有利于实现高精度解算。