[發明專利]一種恒加速度和振動復合輸入情況下的線加速度計校準方法

有效

• 申請號: 201510046780.8
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104655876B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 孟曉風;董雪明;關偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 趙文穎

1.一種恒加速度和振動復合輸入情況下的線加速度計校準方法，包括以下幾個步驟：

步驟一、獲取恒加速度與振動復合的標準加速度，其向量形式用公式(2)表示；

a＝a_c+a_v+g (2)

其中，a是恒加速度與振動復合的標準加速度向量，a_c是恒加速度向量，a_v是振動向量，g是重力加速度向量；

標準加速度向量a在線加速度計輸入軸、輸出軸和擺軸上的投影表示為：

其中，a_i、a_o和a_p分別是標準加速度向量a在輸入軸、輸出軸和擺軸方向的投影；相應地，a_vi、a_vo和a_vp分別是振動向量a_v在輸入軸、輸出軸和擺軸方向的投影；a_ci、a_co和a_cp是恒加速度向量a_c在輸入軸、輸出軸和擺軸方向的投影；g_i、g_o和g_p分別是重力加速度向量g在輸入軸、輸出軸和擺軸方向的投影；ω是振動的角速率；t表示振動對應的時刻，即：其中，T表示振動的周期；N表示振動周期內的振動的采樣點數量；n表示采樣點的序號，0≤n≤N；

步驟二、獲得線加速度計的整流誤差模型；

具體操作步驟為：

步驟2.1：建立線加速度計靜態誤差模型，如公式(4)所示；

Y＝K₀+K_ia_i+K_iia_i²+K_iiia_i³+K_ioa_ia_o+K_ipa_ia_p+ε (4)

其中，Y是線加速度計的輸出量，K₀是零位偏置，K_i是標度因數，K_ii是二階非線性系數，K_iii是三階非線性系數，K_ip是輸入軸和擺軸的交叉耦合系數；K_io是輸入軸和輸出軸的交叉耦合系數；ε為其他隨機誤差項；

步驟2.2：將步驟一得到的標準加速度向量a在線加速度計輸入軸、輸出軸和擺軸上的投影a_i、a_o和a_p代入到公式(4)，通過對線加速度計的校準，得到零位偏置K₀和標度因數K_i的值；

步驟2.3：將整個測試的時間長度設定為3mT，T為振動的周期，m為正整數，且m∈[20,50]；在測試的時間長度3mT內，將公式(4)對應的線加速度計的輸出量進行算術平均，如公式(5)所示：

其中，表示測試的時間長度3mT內線加速度計的輸出量的算術平均值，表示其他隨機誤差項ε在測試時間長度3mT內的算術平均值；

步驟2.4：通過公式(6)得到只有恒加速度作用時，整個測試的時間長度3mT內線加速度計的輸出量的算術平均值

其中，表示其他隨機誤差項ε在測試時間長度3mT內的算術平均值；

步驟2.5：用公式(5)減公式(6)得到初步整流誤差表達式，如公式(7)所示：

其中，Δ(dc)是初步整流誤差，ΔK₀是零位偏置在振動狀態下與靜止狀態下的差值；

步驟2.6：經過數據擬合，對零位偏置在振動狀態下與靜止狀態下的差值ΔK₀進行消除，得到無零位偏置的整流誤差E_rec，如公式(8)所示；

公式(8)即線加速度計的整流誤差模型；

步驟三、確定線加速度計的整流誤差模型中的參數；

在步驟二操作的基礎上，確定線加速度計的整流誤差模型中的4個參數K_ii、K_iii、K_ip和K_io；

步驟3.1：設計試驗方案，采用M種不同的形式安裝被測線加速度計進行試驗，得到M組實驗數據；其中，M是大于3的整數；

步驟3.2：將M組數據分別代入到公式(8)，得到M個方程組成的方程組，通過對方程組求解，得到整流誤差模型中的參數K_ii、K_iii、K_ip和K_io，完成校準。