Построение калибровочных функций углового положения триэдра акселерометров
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-1-59-71Ключевые слова:
акселерометр, калибровка, контроль, диагностика, стенд, программно-алгоритмическое обеспечение, методикаАннотация
Статья посвящена построению калибровочных функций углового положения конструктивно выполненных автономных блоков из трех ортогонально расположенных акселерометров в рамках технологической процедуры их статической калибровки для повышения точности определения проекций силы тяжести на координаты связанной с объектами пространственно-ортогональной системы координат. Для этого использованы два варианта угловых преобразований осей координат: в углах Эйлера и в самолетных углах. При проведении контроля и диагностики точности показаний акселерометров в триэдре рекомендуется проводить измерения вектора силы тяжести, выполняя полные обороты по какому-либо одному из углов.
Математическая основа для построения функций системной калибровки триэдра акселерометров описана в рамках процедур перепроецирования измерительных сигналов на «правильные» ортогональные оси. Приведены получающиеся линейные и нелинейные калибровочные функции. Рассмотрены варианты улучшения обусловленности вычислительных алгоритмов для идентификации линейных и нелинейных калибровочных функций углового положения триэдра акселерометров.
Приведены вычислительно облегченные методики, предназначенные для серийной калибровки триэдров акселерометров. В них использовано разложение показаний акселерометров вдоль осей «искаженной» системы координат на оси «правильной» ортогональной системы координат.
В качестве примера приведено сравнение результатов линейной и нелинейной калибровки блока из трех акселерометров АК-15 на стенде. Показано, что для выбранных прецизионных акселерометров вполне достаточно использовать линейную методику калибровки.Библиографические ссылки
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.
