[發(fā)明專利]一種恒加速度和振動復(fù)合輸入情況下的線加速度計校準(zhǔn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510046780.8
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104655876B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟曉風(fēng);董雪明;關(guān)偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所11121
• 代理人: 趙文穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種恒加速度和振動復(fù)合情況下的加速度計校準(zhǔn)方法，屬于加速度傳感器計量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

加速度計是慣性導(dǎo)航、慣性制導(dǎo)以及慣性測量技術(shù)中不可或缺的關(guān)鍵器件。在軍事領(lǐng)域及民用領(lǐng)域都有廣泛用途。加速度計是一種利用敏感質(zhì)量的慣性力或其他方式來測量線加速度或者角加速度的裝置，分別稱為線加速度計和角加速度計。一個典型的線加速度計具有三個軸，即輸入軸(input axis，IA)，輸出軸(output axis，OA)和擺軸(pendulous axis，PA)，這三個軸恰好構(gòu)成一個直角坐標(biāo)系。如圖1所示。其中，該直角坐標(biāo)系的原點是加速度計的等效質(zhì)量中心(effective centre of mass)。

線加速度計的校準(zhǔn)旨在解決線加速度計靜態(tài)誤差模型辨識的問題，提高實際工況下線加速度計的使用精度。目前已有技術(shù)中的線加速度計校準(zhǔn)是指建立穩(wěn)態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)輸入加速度與線加速度計輸出之間的函數(shù)關(guān)系。該函數(shù)關(guān)系包含了線加速度計各種誤差因素的影響，所以也稱為線加速度計的靜態(tài)誤差模型。線加速度計靜態(tài)誤差模型的一般形式是多項式的形式，如公式(1)所示。

E＝K₀+K₁a_i+K₂a_i²+K₃a_i³+K₄a_ia_o+

K₅a_ia_p+K₆a_oa_p+K₇a_o+K₈a_p+K₉a_p²+ε(1)

其中，E為加速度計靜態(tài)誤差模型的輸出；a_i、a_o和a_p分別是輸入加速度向量(用符號a表示)分別在輸入軸(IA)、輸出軸(OA)和擺軸(PA)上的投影；K_n′是模型系數(shù)，n′＝0,1,2,…,9；其中，K₀是零位偏置，K₁是尺度因子，K₀和K₁是線性系數(shù)；K₂至K₉是非線性系數(shù)；ε是測量噪聲。

一般而言，線加速度計的校準(zhǔn)有精密離心機法校準(zhǔn)、振動臺校準(zhǔn)、重力場校準(zhǔn)、雙離心機法校準(zhǔn)、電流(或電壓)激勵校準(zhǔn)等。現(xiàn)有的校準(zhǔn)方法，都是在標(biāo)準(zhǔn)的試驗環(huán)境下，引入復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)加速度。標(biāo)準(zhǔn)加速度一般是單一的恒加速度，或者是振動，極少考慮到復(fù)合加速度作為被校準(zhǔn)傳感器輸入的情況。事實上，單一的加速度在實際工況條件下是不存在的。任何線加速度計在工作環(huán)境中都同時受到多種加速度的復(fù)合作用。多種加速度的復(fù)合作用會引起加速度輸出特性的變化。這種變化在單一的加速度試驗條件下是無法得到測試的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種恒加速度和振動復(fù)合輸入情況下的線加速度計校準(zhǔn)方法，考慮了輸入加速度是由恒加速度與振動組合而成的情況，實現(xiàn)對恒加速度和振動復(fù)合輸入的線加速度計校準(zhǔn)。

一種恒加速度和振動復(fù)合輸入情況下的線加速度計校準(zhǔn)方法，包括以下幾個步驟：

步驟一、獲取恒加速度與振動復(fù)合的標(biāo)準(zhǔn)加速度；

步驟二、獲得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(shù)，完成校準(zhǔn)。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明為線加速度計的校準(zhǔn)提供一種新的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對恒加速度和振動復(fù)合輸入的線加速度計校準(zhǔn)，完善線加速度計性能的測試，提高線加速度計在實際使用當(dāng)中的精度。另外，本發(fā)明使用的是恒加速度和振動復(fù)合輸入產(chǎn)生的加速度計整流誤差特性，而不是現(xiàn)有的基于振動加速度的加速度計整流誤差特性，本專利擴展了整流誤差的使用范圍。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中線加速度計的輸入軸、輸出軸和擺軸的典型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實施方式中恒加速度和振動復(fù)合情況的線加速度計校準(zhǔn)方法操作流程示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實施方式中安裝被測加速度計的4種形式示意圖；

其中：

圖3(a)為第一種安裝形式示意圖；