[發明專利]正交雙高精度加速度計測試裝置

無效

• 申請號: 201010164388.0
• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN101819216A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 姜巖松;劉雨;蘇寶庫;楊毓;鄒宇;常舒宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01P21/02
• 分類號: G01P21/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明屬于航空航天慣性導航中高精度慣性元件的測試技術領域，特別是針對小型加速度計誤差模型參數辨識的方法。

背景技術

慣性導航的核心元件是加速度計和陀螺儀，利用傳感器的測量信息可計算出載體的姿態、速度、位置等導航參數。所以它們的精度直接影響導航和制導系統的精度。但受到目前加工工藝水平和技術的限制，研制高精度加速度計代價十分昂貴，而且精度提升空間不大。所以需要從測試技術和辨識方法入手，對加速度計測試并建誤差模型，對誤差系數進行參數標定，補償各類誤差對精度的影響。

在加速度計測試實驗中，通常采用高精度分度頭進行1重力場的參數標定。由于轉角誤差的存在，單表模型的辨識結果往往不理想。

現有技術中，為了達到1μg的測試精度，要求測試儀表、設備的精度以及安裝誤差如下表所示：

誤差傳遞公式為：

1)?????????????模型截斷誤差

由分度頭和六面體夾具誤差產生的加速度計輸入軸繞水平X軸的旋轉，將導致重力加速度投影誤差。該誤差一般為高階小量，在模型（1）中被忽略掉，其不確定度（3）小于；

2)?????????????量測噪聲誤差

由數字萬用表、溫度漂移等產生的量測噪聲不確定度（1）為

，代表了測試的精度；

3)?????????????系數分離誤差

由光電自準直儀和多面棱體誤差引起的加速度計零次項的不確定度（1）為

，總不確定度（1）為。同樣有零次項總不確定度（1）為。其它系數的分離誤差與總的試驗位置數有關，但不會超過。?

發明內容

為了解決現有加速度測試中，由于轉角誤差的存在導致誤差參數標定不準確，進而獲得的加速度記得模型不理想的問題，本發明提出了一種正交雙高精度加速度計測試裝置。

本發明所述的正交雙高精度加速度計測試裝置包括A加速度計、B加速度計，光柵分度頭、多面體棱鏡、固定夾具和光電自準值儀，固定夾具安裝在光柵分度頭的主軸上，A加速度計、B加速度計固定在該固定夾具上，所述A加速度計的法線垂直于B加速度計的法線，并且A加速度計的法線和B加速度計的法線均與光柵分度頭的主軸中心線相交，多面體棱鏡與光柵分度頭相互平行，并且該多面體棱鏡與所述光柵分度頭同軸固定連接，該多面體棱鏡中的兩個鏡面的法線分別與A加速度計的法線和B加速度計的法線相平行，光電自準值儀的測量光束能夠垂直入射至多面體棱鏡的一個反射面上，且與A加速度計2a的法線平行。

所述光柵分度頭，是現有高回轉精度的主軸系統，以高精度光柵盤作為測量基準，采用了光電轉換、數字電路、驅動手輪，運動靈活平穩，無空程及制動盤鎖緊等技術，它是一種數字顯示的高精度測角儀器。

所述加速度計，是測量運載體線加速度的儀表，是慣性導航系統的核心元件。本發明采用的是高精度加速度計。

所述多面體棱鏡，是一種反射裝置，利用它可以對一束光線的反射性能﹐可以檢測反射光訊號是否沿原發射方向返回。

固定夾具，是安裝在光柵分度頭上，用于夾住加速度計等被測物體的夾具。

光電自準值儀，是依據光學自準直成像原理，通過LED發光元件和線陣CCD成像技術設計而成。由內置的高速數據處理系統對CCD信號進行實時采集處理，可同時完成兩個維度的角度測量。

本發明中的A加速度計和B加速度計相互垂直固定。

本發明所述的正交雙高精度加速度計測試裝置采用正交雙表法實現測試，本發明中的兩個加速度計的輸入軸相互垂直，可以將兩個加速度計的輸出方程合并，忽略其高階小量，得到g²觀測方程。應用此方法可有效消除設備轉角誤差的影響。

本發明針對小型高精度加速度計設計了一種正交雙高精度加速度計測試裝置，在重力場做多位置翻滾試驗測試中利用正交雙表法，在光柵分度頭的主軸上添加了與固定夾具同步的多面體棱鏡，利用光電自準值儀成像原理，可精確辨識加速度計誤差模型的零次項和一次項，再結合正交雙表法的g²觀測模型，達到辨識高精度加速度計誤差模型系數的目的，采用本發明的正交雙高精度加速度計測試裝置實現高精度加速度計誤差模型系數的估計，能夠顯著提高辨識精度，辨識精度能夠達到1μg。

采用本發明所述的正交加速度計的測試裝置獲得加速度計誤差模型系數的估計的過程為：