Скалярная калибровка акселерометров низкой и средней точности


https://doi.org/10.7463/rdopt.0115.0779996

Полный текст:


Аннотация

В работе рассматриваются возможности применения методики скалярной калибровки для акселерометров низкой и средней точности. Она предназначена для повышения точности определения коэффициентов математической модели сигнала навигационных акселерометров, при одновременном уменьшении требований к испытательному оборудованию. Методика скалярной калибровки была разработаны для прецизионных датчиков и их уровней погрешностей, поэтому актуальным является исследование погрешностей методики для датчиков низкой точности.
В статье изложены исходные положения исследуемой методики. Приведено математиче-скую модель датчиков, описаны основные погрешности акселерометров, оцениваемые при использовании скалярной калибровки (ошибки смещения нуля, ошибки определения мас-штабного коэффициента, ошибки определения квадратической погрешности масштабного коэффициента, ошибки от перекрестных связей и погрешностей установки акселерометров, шум измерений).
Кратко охарактеризованы особенности методики. При исследовании методики детально рассмотрено вывод уравнения связи с учётом малых величин. Для упрощения задачи в моде-ли не учтено квадратическую погрешность масштабного коэффициента.
Получены аналитические формулы, характеризующие наличие и характер погрешностей методики для упрощенной модели ошибок датчиков. Выполнено качественное описание полученных зависимостей, отмечено влияние основных факторов на погрешности методики калибровки, предложен способ уменьшения их влияния на итоговую ошибку.
В статье представлен материал численного исследования влияния ошибок модели сигнала  на точность скалярной калибровки. Представлена блок-схема алгоритма моделирования. Выполнено проверку свойства инвариантности скалярной калибровки. Сделано выводы о влиянии исходных ошибок датчиков на точность калибровки, описано характер кривых погрешностей. Приведенные в работе графики позволяют оценить уровень погрешностей датчиков, при котором возможно применение методики скалярной калибровки.
Сделано выводы о применимости методики  к датчикам с заданным уровнем шума, вели-чинами ошибок смещения нуля и ошибками масштабного коэффициента, ошибок от пере-крестных связей и перекоса осей. Оценено возможную точность исследуемой методики.

Об авторах

С. Л. Лакоза
Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"
Украина


В. В. Мелешко
Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"
Украина


Список литературы

1. Измайлов А.Е. Исследование точности прецизионных акселерометров и повышение их качества: дис. … канд. техн. наук. М., 2003. 164 с.

2. Лепе С .Н. Разработка и исследование метода калибровки избыточных измерителей ускорения с целью повышения точности БИНС: дис. … канд. техн. наук. М., 2008. 129 с.

3. Мьинт Х.Н. Метод калибровки блока акселерометров инерциальной навигационной системы на испытательном стенде // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электр. журнал. 2014. № 1. С. 38-54. DOI : 10.7463/0114.0691573

4. Gietzelt M., Wolf K.-H., Marschollek M., Haux R. Performance comparison of accelerometer calibration algorithms based on 3D-ellipsoid fitting methods // Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2013. Vol. 111, iss. 1. P. 62-71. DOI:10.1016/j.cmpb.2013.03.006

5. Avrutov V. On scalar calibration of an inertial instrument cluster // Innovations and Technologies New. 2011. Vol. 2, no. 11. P . 22-30.

6. Аврутов В.В., Головач С.В., Мазепа Т.Ю. О скалярной калибровке инерциального измерительного модуля // XIX С.-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сб. тр. СПб . , 2012. С . 113-118.

7. Аврутов В.В., Мазепа Т.Ю. Влияние погрешности поворота стенда на точность калибровки блока гироскопов и акселерометров // Вестник НТУУ "КПИ". Сер . Приборостроение . 2012. № 43 . С . 5-10.

8. Егоров Ю.Г., Мьинт Х. Н. Синтез программ калибровки блока акселерометров бесплатформенной инерциальной навигационной системы // Труды ФГУП "НПЦАП". Системы и приборы управления. 2014. № 4. С. 79-86.

9. Попов Е.А. Программы калибровки триады акселерометров // XVI конференция молодых ученых «Навигация и управление движением» (Санкт-Петербург, Россия, 11-14 марта 2014 г. ): тез. докл. СПб., 2014. Докл. № 91. Режим доступа: http://www.elektropribor.spb.ru/kmu2014/progr (дата обращения 01.05.2015).

10. Шаврин В.В., Конаков А.С., Тисленко В.И. Калибровка микроэлектромеханических датчиков ускорений // Доклады ТУСУР. 2012. Т. 1, № 2. С. 265-269.

11. Егоров Ю.Г., Мьинт Х.Н. Инвариантность уравнений процесса калибровки блока акселерометров инерциальной навигационной системы относительно ошибок испытательного стенда // Труды ФГУП "НПЦАП". Системы и приборы управления. 2013. № 2. С. 33-37.

12. Аврутов В. В., Головач С. В. Скалярный метод контроля и диагностики инерциально-измерительного модуля // Вестник НТУУ “КПИ”. Сер . Приборостроение . 2014. Вып . 48 (2). С . 14-20.

13. Zikmund A., Ripka P. Scalar Calibration of the 3-D Coil System // Journal of Electrical Engineering. 2010. Vol. 61, no. 7/s. P. 39-41.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Лакоза С.Л., Мелешко В.В. Скалярная калибровка акселерометров низкой и средней точности. Радиостроение. 2015;(1):9-28. https://doi.org/10.7463/rdopt.0115.0779996

For citation: Lakoza S.L., Meleshko V.V. Scalar Calibration of Low and Medium Precision Accelerometers. Radio Engineering. 2015;(1):9-28. (In Russ.) https://doi.org/10.7463/rdopt.0115.0779996

Просмотров: 130

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)