[發明專利]一種動態估算加速度計分辨率的方法

有效

• 申請號: 201210122169.5
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102636664A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 李海兵;韓軍海;郭剛;王曉東;胡延禎;馬杰
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種動態估算加速度計分辨率的方法，采用雙軸轉臺勻速旋轉調制來動態估算加速度計分辨率，屬于航空航天高精度慣性元件的測試技術領域。

背景技術

高精度加速度計和陀螺儀是高精度導航重要元件，同時也是組成高精度定位定向系統和重力測量系統的重要組成部分。加速度計是慣性測量單元(IMU)的重要組成部分，利用陀螺儀輸出的角速度信息和加速度計輸出加速度信息可以解算速度、位置、姿態等信息，完成運載體的導航、定位等功能。

目前，重力測量在資源勘探、固體潮監測等民用和科學研究方面應用廣泛。航空重力測量系統的出現使得高效、大范圍的重力測量成為可能。在資源勘探方面要求重力測量系統的精度優于1mGal(1mGal＝10^-5m/s²＝1μg)。

高精度加速度計也是組成重力測量系統和重力梯度測量系統的關鍵元件，為了實現重力測量系統優于1mGal(1mGal＝10^-5m/s²＝1μg)測量精度，則要求加速度計的分辨率要優于0.1mGal，重力梯度測量系統對加速度計測量精度的要求更高。這給慣性元器件的測試提出了更高的要求，尤其是高精度加速度計分辨率的測試。加速度計分辨率的測試一般采用傾角法來細分地球重力場作為輸入加速度，對于分辨率大于0.5μg，可以使用分度頭來完成重力加速度的細分。對于分辨率小于0.0001μg的加速度計，可以采用物體產生的萬有引力作為輸入加速度度進行測量。但是，對于分辨率從0.0001μg到0.5μg之間加速度計的測試沒有好的解決方案。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種動態估算加速度計分辨率的方法。

本發明的技術解決方案是：

一種動態估算加速度計分辨率的方法，步驟如下：

(1)將加速度計安裝在用于標校加速度計的雙軸轉臺臺面上形成一個剛性整體，定義加速度計安裝的坐標系為東北天地理坐標系，記為oxyz，加速度計繞oy軸轉動后的坐標系為ox₁y₁z₁，完成安裝后，進行步驟(2)；

(2)對用于采集加速度計輸出的采樣頻率f、雙軸轉臺的傾斜轉動角度α和勻速旋轉調制角速率ω進行初始化設定，使得α∈[-0.01°，0.01°]，f＞30Hz，ω∈[5°/s，30°/s]∪[-30°/s，-5°/s]，s為秒；

(3)令加速度計以所述勻速旋轉調制角速率ω繞雙軸轉臺的旋轉軸oz₁勻速旋轉，通過公式δa＝(ω/(2πf))(αsin(β+γ)g₀)計算加速度計輸出相鄰采樣點之間的加速度δa，其中，β為加速度計繞雙軸轉臺的旋轉軸oz₁轉過的角度，γ為加速度計輸入軸方向與雙軸轉臺的回轉軸旋轉時切向加速度之間的夾角，g₀為重力加速度的天向分量；

(4)對加速度計的輸出值進行數字濾波，濾波截止頻率大于ω/2π，之后進入步驟(5)；

(5)根據公式ΔE＝K6a_max＝K*(ω/(2πf))*α*g₀和ΔE_P＝(E_i+1-E_i)_max分別計算理論輸出增量ΔE與加速度計實際輸出增量ΔE_P；

其中，K為加速度計的標度系數，δa_max為相鄰采樣點之間加速度計輸入變化的理論值的最大值；其中，K為加速度計的標度系數，δa_max為相鄰采樣點之間加速度計輸入變化的理論值的最大值；E_i+1和E_i為加速度計在相鄰兩個采樣點輸出的電流值，ΔE_P取所有E_i+1和E_i差值的最大值，i為自然數；E₁即為在第一個采樣點加速度計的輸出電流值，E₂為在第二個采樣點加速度計的輸出電流值，以此類推。

(6)若加速度計實際輸出增量ΔE_P與理論輸出增量ΔE的比值大于0.5，則加速度計的分辨率為δa_max；否則，按照步驟(2)中設定的范圍調節α的大小后，返回步驟(3)。

所述步驟(1)中安裝加速度計時，加速度計的輸入軸與雙軸轉臺的旋轉軸相互垂直。