Building Calibration Functions for Angular Position of the Trihedron of Accelerometers

Authors

  • I. P. Kazakov Kalashnikov ISTU, Izhevsk
  • K. V. Shishakov Kalashnikov ISTU, Izhevsk

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-1-59-71

Keywords:

accelerometer, calibration, control, diagnostics, stand, software and algorithmic software, methodology

Abstract

The paper is devoted to the construction of the calibration functions of the angular purpose of constructively executed autonomous blocks of three orthogonally located accelerometers within the technological procedure of their static calibration to improve the accuracy of the definition of gravity projections on the coordinates associated with the objects of the space-orthogonal coordinate system. To do this, two variants of angular transformations of coordinate axes are used: in the Euler angles and in the plane angles. When monitoring and diagnosing the accuracy of accelerometer readings in the trihedron, it is recommended to take measurements of the gravity vector, performing full turns at any of the angles.

The mathematical basis for constructing the functions of the system calibration of trihedron accelerometers is described as part of the procedures for re-projection of measuring signals on the "correct" orthogonal axis. The resulting linear and non-linear calibration functions are presented. Options to improve the conditioning of computational algorithms to identify linear and non-linear calibration functions of the angular position of the trihedron accelerometers are considered.

The computationally lightweight techniques designed for the serial calibration of the trihedrons of accelerometers are presented. They use the decomposition of accelerometer readings along the axes of the "distorted" system of coordinates on the axis of the "correct" orthogonal coordinate system.

An example is a comparison of the results of linear and non-linear calibration of a block of three accelerometers of AK-15 on the stand. It is shown that it is enough to use a linear calibration technique for the selected precision accelerometers.

References

Матвеев В. В., Распопов В. Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб. : ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.

Исаченко В. Х. Инклинометрия скважин. М. : Недра, 1987. 216 с.

Капля В. И., Савицкий И. В., Мастиков Д. А. Калибровка трехосного акселерометра по данным ряда измерений с различной ориентацией // Инженерный вестник Дона. 2018. № 2. 7 с. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4963.

Устюгов М. Н., Щипицына М. А. Калибровка акселерометра бесплатформенной инерциальной навигационной системы // Вестник ЮУрГУ. 2006. № 14. С. 140–143.

Абрамов О. К. Устройство для калибровки акселерометров в поле земного тяготения // Вестник РГРТУ. 2008. № 4 (выпуск 26).

Мьинт Хтун Наинг. Метод калибровки блока акселерометров инерциальной навигационной системы на испытательном стенде // Электронный научно-технический журнал «Наука и образование», МГТУ им. Н. Э. Баумана, № 1 (январь) 2014, С. 38-54. URL: technomag.bmstu.ru/doc/691573.html. DOI: 10.7463/0114.0691573.

Лакоза С. Л., Мелешко В. В. Скалярная калибровка акселерометров низкой и средней точности // Радиооптика, МГТУ им. Н.Э. Баумана : электрон. журн. 2015. № 01. С. 9–28. DOI: 10.7463/ rdopt.0115.0779996.

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.

Егоров Ю. Г., Мьинт Х. Н. Синтез программ калибровки блока акселерометров бесплатформенной инерциальной навигационной системы // Системы и приборы управления : труды ФГУП «НПЦАП». 2014. № 4 (30). С. 79–86.

Шаврин В. В., Конаков А. С., Тисленко В. И. Калибровка микроэлектромеханических датчиков ускорений // Доклады ТУСУРа. 2012. № 1 (25). Ч. 2. С. 265–269.

Шишаков К. В. Твердотельные волновые гироскопы: волновые процессы, управление, системная интеграция. Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2018. 264 с.

Измайлов А. Е. Исследование точности прецизионных акселерометров и повышение их качества : дис. … канд. техн. наук : 05.11.14. М., 2003. 164 с.

Лепе С. Н. Разработка и исследование метода калибровки избыточных измерителей ускорения с целью повышения точности БИНС : дис. … канд. техн. наук : 05.11.14. М., 2008. 129 с.

Егоров Ю. Г., Мьинт Х. Н. Инвариантность уравнений процесса калибровки блока акселерометров инерциальной навигационной системы относительно ошибок испытательного стенда // Системы и приборы управления : труды ФГУП «НПЦАП». 2013. № 2 (25). С. 33–37. Радиооптика. МГТУ им. Н.Э. Баумана

Аврутов В. В., Головач С. В. Скалярный метод контроля и диагностики инерциально-измерительного модуля // Вестник НТУУ «КПИ». Сер. Приборостроение. 2014. № 2. С. 14–20.

Gietzelt Matthias et al. Performance comparison of accelerometer calibration algorithms based on 3D-ellipsoid fitting methods. Computer Methods and Pro-grams in Biomedicine. 2013. Vol. 111, issue 1. pp. 62-71.

Vadym Avrutov. On scalar calibration of an inertial instrument cluster. Innovations and Technologies New, 2011, no. 2(11), pp. 22-30.

Published

07.04.2021

How to Cite

Kazakov И. П., & Shishakov К. В. (2021). Building Calibration Functions for Angular Position of the Trihedron of Accelerometers. Intellekt. Sist. Proizv., 19(1), 59–71. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-1-59-71

Issue

Section

Articles